ارزیابی عملکرد لرزه‌ای پل‌های قابی شکل فولادی و مقایسه با شاخص‌های خرابی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 دانشکده عمران و محیط زیست,دانشگاه امیرکبیر,تهران,ایران

چکیده

ارزیابی آسیب پذیری و به‌سازی لرزهای پل ­ها به عنوان شریان های حیاتی از اهمیت زیادی برخوردار است. در سال های اخیر روش های طراحی بر اساس عملکرد در پل ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این مقاله پس از بررسی روش های پیشنهادی جهت ارزیابی عملکرد لرزهای پل ها، ابتدا مدلی آزمایشگاهی از پایه های قوطی شکل یک پل فولادی به منظور اعتبار سنجی مورد تحلیل قرار گرفته و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس بر اساس مشخصات یک پل واقعی، تعدادی مدل پل برای انجام مطالعات پارامتری طراحی شده است. پل مذکور از نوع پیوسته و از لحاظ زیرسازه دارای قاب های فولادی خمشی در راستای طولی است. در ادامه ضمن ارزیابی سطوح عملکردی پل ها، نتایج به دست آمده با شاخص های خرابی مقایسه شده و اختلاف مشخصات سازه ای در هر سطح عملکردی با شاخص های خرابی نشان داده شده است. برای تحلیل مدل­ ها از روش تحلیل استاتیکی غیرخطی و به منظور بررسی خسارات از شاخص های سختی مؤثر، انرژی و پارک-آنگ استفاده شده است. از جمله نتایج به دست آمده می­توان به عدم وابستگی شاخص ها به تغییرات هندسه سازه­ها، تطبیق زیاد نتایج شاخص خرابی پارک- آنگ با شاخص انرژی به دلیل استفاده از مفهوم مشترک انرژی و نتایج دقیق تر شاخص خرابی انرژی در سطوح عملکردی مختلف اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seismic Assessment of Steel Frame Bridges and Comparison with Damage Indices

نویسندگان [English]

  • Alireza Rahaei 1
  • Ali Mirzazade 2
  • Negin Sadeghi 3
1 Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
3 Civil Engineering,Amirkabir university,Tehran,Iran
چکیده [English]

 Vulnerability assessment and seismic retrofit of bridges as lifelines are of great importance. In recent years, performance-based procedures in bridges are taken into consideration by researchers. In this paper after evaluation of proposed methods for seismic performance assessment of bridges, a laboratory model of box-shaped steel bridge piers was analyzed for verification and results were compared with a tested model’s data. Then based on the properties of a real bridge, several bridges’ models were designed for parametric studies. The mentioned bridge is continuous and consists of steel moment frames in a longitudinal direction. Further, after evaluating performance levels of the bridges, obtained results were compared with damage indices and the difference between structural specifications and mentioned indices were indicated. The nonlinear static analysis procedure was utilized to analyze the models. Energy, effective stiffness and Park-Ang damage indices were employed to evaluate damage. Independence of indices from geometric changes of structures, the high adaptation of Park- Ang index with energy index due to use of energy as a common concept and more accurate results of energy damage index in each performance level were some of the results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • vulnerability
  • seismic performance
  • steel bridge
  • Nonlinear Static analysis
  • damage index
[1]   H. Iemura and T. Mikami, “Demand Spectra Of yielding and ductility factor for requierd seismic performance objectives,” Proceeding JSCE, no. 689, pp. 333–342, 2001.
[2]   B. C. Pantelides, D. Ph, and L. Reaveley, “IN-SITU TESTS OF THREE BRIDGE ON INTERSTATE 15 –,” no. June, 2003.
[3]   S. Banerjee and M. Shinozuka, “Experimental verification of bridge seismic damage states quantified by calibrating analytical models with empirical field data,” Earthq. Eng. Eng. Vib., vol. 7, no. 4, pp. 383– 393, Dec. 2008.
[4]   N. Roy, P. Paultre, and J. Proulx, “Performance-  based seismic retrofit of a bridge bent: Design and experimental validation,” Can. J. Civ. Eng., vol. 37, no. 3, pp. 367–379, Mar. 2010.
[5]   M. K. Bahrani, V. A, E. A, and S. M, “Experimental study on Seismic Behavior of Conventional Concrete Bridge Bents,” J. Seismol. Earthq. Eng., vol. 12, no. 3, pp. 107–118, 2010.
[6]   A. Ghobarah, H. Abou-Elfath, and A. Biddah, “Response-based damage assessment of structures,” Earthq. Eng. Struct. Dyn., vol. 28, no. 1, pp. 79–104, Jan. 1999.
[7]   American Society of Civil Engineers (ASCE), “FEMA 356 Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Building,” 2000.
[8]   A.R. Rahai and A. Firouzi, “Performance assessment, vulnerability and retrofitting of bridges,” Tehran: Amirkabir University of Technology publication, 2005.
[9]    F. Azhdary and N. Shabakhty, “PERFORMANCE BASED DESIGN AND DAMAGES ESTIMATION OF STEEL FRAMES WITH CONSIDERATION OF UNCERTAINTIES,” Teh. Vjesn., vol. 21, no. 2, pp. 351–358, 2014.
[10]    K. Arjomandi, H. Estekanchi, and A. Vafai, “Correlation Between Structural Performance Levels and Damage Indexes in Steel Frames Subjected to Earthquakes,” Sci. Iran., vol. 16, no. 2, pp. 147–155, 2009.
[11]    Y. J. Park, A. H. S. Ang, and Y. K. Wen, “Seismic Damage Analysis of Reinforced Concrete Buildings,” J. Struct. Eng., vol. 111, no. 4, pp. 740–757, Apr. 1985.
[12]    K. A. S. Susantha, T. Aoki, T. Kumano, and K. Yamamoto, “Applicability of low-yield-strength steel for ductility improvement of steel bridge piers,” Eng. Struct., vol. 27, no. 7, pp. 1064–1073, Jun. 2005.
[13]    Seismosoft, “SeismoStruct: A computer  program  for static and dynamic nonlinear analysis of framed structures.” 2013.
[14]    Designing of steel bridges, publication number 395,...
[15]    Y. Zheng, T. Usami, and H. Ge, “Seismic response predictions of multi-span steel bridges through pushover analysis,” Earthq. Eng. Struct. Dyn., vol. 32, no. 8, pp. 1259–1274, Jul. 2003.