ارزیابی لرزه ای پل های بتن مسلح مورب تحت اثر زلزله های نزدیک گسل، با درنظرگیری اندرکنش خاک و سازه - مطالعه موردی روگذر جَک تُن واقع در کالیفرنیا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، معماری و هنر، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، هنر و معماری، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

رفتار لرزه‌ای پلهای مورب به عنوان ستون اصلی شبکه‌های حمل و نقل مدرن، به خوبی بررسی نشده است. این پلها تخریبات گسترده‌ای را به دلیل بلندشدگی شاهتیرها تحت اثرات پیچشی حاصل از ترکیب پاسخهای لرزه‌ای طولی و عرضی تجربه کرده که با کوبش دهانه‌های مجاور به کوله‌ها تشدید میگردد. با توجه به استقرار اکثر پلها بر فونداسیونی از نوع شمعهای طویل درجاریز واقع در حفره از پیش حفاری شده و وابستگی رفتار غیرالاستیک روسازه در طول زمین‌لرزه به مقاومت خاک نگهدارنده، هدف مطالعه حاضر ارزیابی حساسیت پاسخ روگذرهای بتن مسلح مورب به تغییرات برخی از پارامترهای سازه‌ای به کمک مدلهای شامل غیرخطی شدگی خاکریز-کوله و خاک- شمع تحت حرکات نزدیک گسل با پالسهای قوی سرعت و مقایسه نتایج با پایه گیردار میباشد. مجموعه‌ای از آنالیزهای تاریخچه‌ زمانی غیرخطی با سه مؤلفه از هفت رکورد پالس‌گونه‌ برروی پلی دودهانه با تورب 33 درجه انجام و اثرات زاویه‌ تورب، مدلسازی شرایط انتهایی و مقاومت خاک بر تقاضاها ارزیابی شد. برای بررسی تأثیر مقاومت خاک، خصوصیات خاک رُسی از محدوده نرم تا سخت و خاک ماسه‌ای از سست تا متراکم تغییر یافت. اکثر تقاضا‌ها مستقل از نوع و مقاومت خاک، به افزایش زاویه‌ تورب کوله به عنوان عامل افزایش سختی سازه، حساس بوده و روندی افزایشی را با افزایش آن طی مینمایند. از طرفی تقاضای چرخشی عرشه به نحو چشمگیری تحت تأثیر تغییرات زاویه تورب است درحالی که درنظرگیری انعطاف‌پذیری فونداسیون به کمک طیف وسیعی از فنرهای غیرخطی خصوصاً با اعمال روش مستقیم، عمدتاً باعث بهبود پاسخهای لرزه‌ای نسبت به پایه‌ صلب گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Seismic Assessment of Reinforced Concrete Skew Bridges Under Near Fault Ground Motions, with Considering Soil-Structure Interaction- Case Study of Jack Tone Road On-Ramp Overcrossing Located in California

نویسندگان [English]

  • Hanieh Soltani 1
  • Fereshteh Emami 2
  • Pasha Javadi 3
1 Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University Tehran, Iran
2 Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Art and Architecture, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, iran
چکیده [English]

Seismic behavior of skew bridges, backbone of modern transportation networks, has not been well studied. Such bridges have experienced intensive damages due to girder unseating under torsional effects of seismic responses coupling in longitudinal and transverse directions, which would be aggravated by pounding between adjacent spans and abutments. Since bridges are usually supported on Cast-In-Drilled-Hole extended pile shafts and the inelastic behavior of superstructure during an earthquake is profoundly dependent on supporting soil strength, the main purpose of research is evaluating the seismic responses of reinforced concrete skew overcrossings to variations in structural parameters by applying models including backfill-abutment and soil-pile nonlinearities under near-fault records with high velocity pulses and comparing the results with fixed-base model. Nonlinear time-history analyses were conducted using seven pulse-like records with three orthogonal components on a two-span skewed bridge. The effects of skew angle, base condition modeling approach and soil strength on demands was assessed and compared for flexible- and rigid-base conditions. Various analyses were conducted with respect to possible changes in soil properties from soft to stiff for clayey and loose to dense for sandy soils. Despite the changes in soil properties, most of the demands were sensitive to increase in skew angle as a factor of structural stiffness and will increase incrementally with this angle but deck rotation significantly affected by these variations. Considering foundation flexibility by a set of nonlinear springs can refine responses, particularly by Direct Method and will cause an improved effect on various demands rather than the fixed-base condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Skew Bridge
  • Skew angle
  • Soil-structure interaction
  • near-fault ground motions
  • Rigid base