تحلیل ارتعاشات عرضی پل های قوسی خرپایی پیچیده با استفاده از اعضای پیوسته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده عمران، دانشگاه تفرش، مرکزی، ایران

چکیده

چکیده: مدل سازی و تحلیل پل های خرپایی قوسی به دلیل تعدد اعضا معمولاً بسیار زمان بر می باشد. در این مقاله به منظور کاهش زمان تحلیل و سهولت در مدل سازی، پل های خرپایی پیچیده با اعضای پیوسته تیری شبیه سازی شده اند. در واقع پیکره سه بعدی قوس خرپایی براساس معادلات حاکم بر رفتار خارج صفحه یک عضو تیر قوسی مدل سازی می شود. برای این منظور با استفاده از روش مانده های موزون، فرمول بندی اجزای محدود ترکیبی (سختی-نرمی) جدیدی ارائه شده است. جهت راستی آزمایی روش ارائه شده، ارتعاشات عرضی سه پل قوسی خرپایی تحت تاثیر یک شتاب نگاشت خاص مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه این نتایج، با نتایج حاصل از تحلیل دقیق تر توسط نرم افزارSAP2000 حاکی از آن است که روش تقریبی ارائه شده از دقت مناسبی در برآورد پاسخ شتاب و جابجایی برخوردار است. به علاوه، در روش ارائه شده تعداد اعضای بسیار کمتری جهت مدلسازی پل قوسی خرپایی استفاده شده که می تواند باعث تسهیل در طراحی اولیه پل گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Transverse Vibration Analysis of Complicated Truss Arch Bridges Using Continuum Elements

نویسندگان [English]

  • A. Moslehi Tabar
  • A. Moslehi Tabar
Department of Civil Engineering, Tafresh University, Markazi, Iran
چکیده [English]

Modeling and analysis of complicated truss arch bridges are very time consuming process. In this paper, for more convenient modeling and reduction of analysis time, the complicated truss arch bridges are simulated to the continuum curved beam elements. As a matter of fact, the three dimensional body of a truss bridge is modeled based on the equations governing the out of plane performance of a curved beam. To this end, a new mixed finite element formulation (stiffness-softness) is presented using weighted residual method. In order to verify the accuracy of the present method, the transverse vibration of three truss arch bridges is investigated under a specific time-history. The results are comparable with those obtained from more exact 3D models simulated with SAP 2000 general purpose software, regarding the acceleration and displacement response. Furthermore, in the proposed method the number of elements is significantly less than complicated 3D models, leading to more suited initial design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Seismic Analysis
  • Simplified Analysis
  • Truss Arch Bridges
  • Continuum Models
  • Mixed Finite Element

مراجع

[1] I.E. Harik, D.L. Allen, Seismic Evaluation of Brent-Spence Bridge. J. Struct. Eng., 123(9) (1997) 1269-1275.
[2] A.A. Shama, J.B. Mander, S.S. Chen, A.J. Aref, Ambient Vibration and Seismic Evaluation of A Cantilever Truss Bridge. Eng. Struct., 23(10) (2001) 1281-1292.
[3] M.A.M. Torkamani, H.E. Lee, Dynamic Behavior of Steel Deck Tension-Tied Arch Bridges to Seismic Excitation. J. Bridge Eng., 7(1) (2002) 57–67.
[4] A.S. Nazmy, Seismic Response of Arch Bridges. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Bridge Eng., 156(2) (2003) 91–97.
[5] T. Usami, Z. Lu, H. Ge, T. Kono, Seismic Performance Evaluation of Steel Arch Bridges Against Major Earthquakes, Part 1: Dynamic Analysis Approach. Earthquake Eng. Struct. Dyn., 33(14) (2004) 1337–1354.
[6] O.T. Cetinkaya, S. Nakamura, K. Takahashi, A Static Analysis-Based Method for Estimating the Maximum Out-of-Plane Inelastic Seismic Response of Steel Arch Bridges. Eng. Struct., 28(5) (2006) 635–647.
[7] R. Davis, R.D. Henshell, G.B. Warburton, Curved Beam Finite Elements for Coupled Bending and Torsional Vibration. Earthquake Eng. Struct. Dyn., 1(2) (1972) 165-175.
[8] C.H. Yoo, J.P. Fehrenbach, Natural Frequencies of Curved Girders. J. Eng. Mech.,107(2) (1981) 339–354.
[9] Y.J. Kang, C.H. Yoo, Thin-Walled Curved Beams, I: Formulation of Nonlinear Equations. J. Eng. Mech., 120(10) (1994) 2072-2101.
[10] K.Y. Yoon, N.H. Park, Y.J. Choi, Y.J. Kang, Natural Frequencies of Thin-Walled Curved Beams. Finite Elem. Anal. Des., 42(13) (2006) 1176-1186.
[11] B.Y. Kim, C.B. Kim, S.G. Song, H.G. Beom, C. Cho, A Finite Thin Circular Beam Element for Out-of-Plane Vibration Analysis of Curved Beams. J. Mech. Sci Technol., 23(5) (2009) 1396-1405.
[12] H. Najafi, Simplified Dynamic Analysis of Complicated Truss Bridges Using Continuum Elements. M.Sc. Thesis, Tafresh University, Tafresh (In Persian).
[13] T.W. Rong, C.T. Ju, Out-of-Plan Vibration of A Multi-Span Timoshenko Curved Beam Due to A Moving Load Including the Warping Inertia of Beam. Struct. Eng. Mech., 7(4) (1999) 361-375.
[14] A.K. Chopra, Dynamics of structures. 2nd ed. Prentice Hall, (2001).
[15] K.J. Bathe, Finite Element Procedures in Engineering Analysis. Prentice Hall, (1982).
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 50، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 53-60

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار