مطالعه عددی اثر چرخش انتهایی جداگرهای الاستومری بر رفتار مکانیکی آنها در پلهای انعطافپذیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران

چکیده

در زمین لرزه های سالهای اخیر استفاده ازجداگرهای الاستومری در پلها، باعث بهبود عملکرد لرزه‌ای این نوع زیر ساخت‌های شهری شده است. نکته قابل ذکر از کاربرد این جداگرها در زیر عرشه پلهای دهانه بلند و یا با ارتفاع زیاد آن است که آنها تحت بار لرزه‌ای با چرخش دورانی قابل ملاحظه ای روبرو می‌گردند که بر رفتار آنها موثر می‌باشد. عملکرد این نشیمن‌های لاستیکی تحت بارگذاری خالص (فشار، برش، خمش) و یا ترکیب فشار-‌‌ برش‌ در سطوح مختلف مطالعه شده است، لیکن رفتار آنها تحت ترکیب این بارها که در آن اثر چرخش انتهایی جداگر لحاظ شده باشد، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از یک مدل مکانیکی دو بعدی از جداگرهای الاستومری، رفتار آنها تحت اثر همزمان فشار، برش و چرخش انتهایی بررسی می‌شود. این مدل مکانیکی شامل سه لایه از فنرهای محوری با رفتار هیسترزیس غیرخطی است که نقش توزیع تغییر شکل‌های خمشی و فشاری را بر عهده دارند. با اعمال چرخش انتهایی بر این مدل مکانیکی، سختی چرخشی کل جداگر از برهم نهی اثر فنرهای محوری بدست می‌آید. مقایسه نتایج آنالیز خمشی استاتیکی مدل با نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان از تطابق مناسب مدل ماکروی بدست آمده دارد. بررسی مدل ارائه شده نشان می‌دهد که تغییرات سختی چرخشی با میزان بار فشاری نسبت مستقیم و با تغییر شکل برشی جداگر نسبتی معکوس دارد. در بررسی رفتار جانبی جداگرهای الاستومری نتایج نشان می‌دهد وجود چرخش تگیه‌گاهی بر جابه‌جایی برشی بحرانی جداگر تاثیری ندارد اما نیروی بحرانی متناظر را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical study on the end rotation effect of elastomeric bearing on their mechanical behavior in flexible bridges

نویسندگان [English]

  • touraj taghikhany 1
  • Vahid Garoosi 2
1 Associate Prof.
2 MSc, Dept. of Civill Engg, Amirkabir University Tehran, Iran
چکیده [English]

The use of multilayer elastomeric bearings in bridges has showed that application of this bearings improved seismic behavior of this types of infrastructures during recent earthquakes. Applications of the elastomeric isolation bearings in long-spans or tall pier bridges can experience rotation due to flexure of the deck or the piers, that it can be effective on their seismic performance. In current study, a two-dimensional mechanical model of elastomeric bearings, under the simultaneous effect of pressure, shear and end rotation is investigated. This mechanical model consists of three layers of axial springs with nonlinear hysteresis behavior that play the role of bending and compressive deformation distribution. The model can take into account end rotations of the bearing, and the overall rotational stiffness includes the effect of the variation of vertical load on the bearing. Comparison of the results of nonlinear static bending tests of this model with the results of laboratory studies shows very well agreement. The results indicate that rotational stiffness increases with higher values of vertical pressure, however decreases with increasing shear deformation. As conclusion, end rotation does not affect the critical displacement appreciably, but it significantly influences on the critical shear force.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Elastomeric isolation bearings
  • mechanical model
  • rotational support
  • finite element method
  • nonlinear hysteresis