دانلود رایگان ترجمه مقاله رفتار دینامیکی و پویای پل ها تحت برانگیختگی لرزه ای – 2000

رفتارهای دینامیکی و پویای پل ها تحت برانگیختگی لرزه ای با کوبش بین تیرهای مجاور

Dynamic Behaviors Of Bridges Under Seismic Excitations With Pounding Between Adjacent Girders

مقدمه
در میان بسیاری از آسیب های سازه ای وارده به پل ها به دلیل زلزله، تخریب تکیه گاه یکی از نتایج ناخواسته است زیرا پل دیگر نمی تواند کار کند و از این روی مسائل دیگری را به بار می اورد. فروپاشی تکیه گاه می تواند ناشی از عوامل بسیاری باشد. از تحقیقات اخیر، می توان گفت که کوبش منجر به وارد شدن آسیب شدید به انتهای تیر شده و از این روی نقش مهمی در تخریب پل ایفا می کند ( تانب و همکاران 1998). هم چنین لازم به ذکر است که قعالیت های کوبش موجب تغییر حرکت طولی پل می شود( مالهورتا 1998، حانوسکی و همکاران 1998). گزارش شده است که این عمل کوبش منجر به تخریب زیاد پل در زلزله کوب شد. در نتیجه این پدیده های کوبش توجه زیادی را به خود جلب کرده است. از این روی، ابزار تحلیل برای پیش بینی رفتار پویای سیستم پل مطلوب است که موجب اشکار سازی اثرات کوبش می شود. این اقدامات کوبشی از سیستم پل رخ می دهد که متشکل از چند تکیه گاه ساده بوده و با استفاده از واحد های مختلف نوسان گر مدل سازی می شود. با استفاده از انتگراسیون مستقیم، اثرات کوبش را می توان بررسی کرد( واتنب و همکاران 1998).
در این مطالعه، مدل مکانیکی ایده ال برای سیستم پل پیشنهاد می شود که بیانگر حرکات پل از جمله کوبش و نیز رفتار غیر الاستیک پایه و اثر فونداسیون و مرز است. کل سیستم به صورت یک سیستم با چندین درجه آزادی مدل سازی می شود که متشکل از سیستم دمپر- فنر وزنی می باشد که توسط عناصر ضربه به هم متصل می شوند. برای شبیه سازی حرکات پل، معادلات متناظر حرکت با معادلات لاگرانژ حاصل شده و روش انتگراسیون عددی مستقیم برای شبیه سازی حرگات پل تحت حرکات لرزه ای با شدت های مختلف استفاده می شود. برای جلوگیری از تخریب تکیه گاه از پل های ناشی از جا به جایی نسبی مازاد، کابل اتصالی به عنوان باز دارنده استفاده می شود. با استفاده از مدل پیشنهادی، اثرات باز دارنده ها با فواصل مختلف بررسی می شود.
کوبش
فعالیت کوبش با عنصر فنر-دمپر یا با استفاده از قوانین ضربه مکانیک برای ذرات توصیف می شود. گفته می شود که رویکرد اول می تواند تقریب بهتری از مسائل عملی تحت شرایطی ارایه کند که ارزش های مناسب یا مقادیری منساب از خواص عناصر فنر-دمپر استفاده می شود. کوبش با استفاده از عناصر فنر-دمپر بین دو واحد مجاور مدل سازی می شود.

INTRODUCTION

Among many structural damages of bridges due to earthquakes, the span collapse is one of the most unwanted results since the bridge stops its major function producing the bigger problems. The span collapses can take a place due to many components. From recent research, it is found that pounding may cause the severe local damages to girder ends and furthermore play the primary role in the span collapses [Tanabe et al., 1998]. It is also known that the pounding actions may change the longitudinal motion of the bridge [Malhotra, 1998; Jankowski et al., 1998]. It has been reported that this pounding action caused the actual span collapses in Kobe earthquake. Consequently these pounding phenomena have recently attracted attentions. Therefore, the analysis tool is desired to predict the dynamic behavior of the bridge system properly, which can unveil the effects of pounding. These pounding actions can occur from the bridge system consisting of several simple spans, and can be modeled using the multiple units of oscillators. Using direct integration, the pounding effects can be examined [Watanabe et al., 1998]. In this study, the idealized mechanical model for the bridge system is proposed, which can represent the bridge motions including pounding, as well as the inelastic behavior of pier, and influence of foundation and abutment. The whole system is modeled as a multi degree-of-freedom system, which is composed with individual massspring-damper system connected to each other by the impact elements. To simulate the bridge motions, the corresponding equations of motion are derived by adopting Lagrange equations, and a direct numerical integration technique is used to simulate the bridge motions under seismic excitations with various intensities. To prevent span collapse from the piers due to excessive relative displacement, the connecting cable is widely used as restrainer. Using proposed model, the effects of restrainers are examined with various clearance distances.

POUNDING

The pounding action can be described by a spring-damper element or by applying the impact laws of mechanics for particles. It is known that the former approach can provide the better approximation of practical problems, under the condition that appropriate values of the spring-damper element properties are used [Anagnostopoulos, 1995]. The pounding is modeled by using spring-damper elements (impact elements) between the masses of adjacent units in this study (Fig. 1).