بررسی کمی عوامل موثر بر رفتار پایه‌های پل بتن مسلح در برابر سیلاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشکده مهندسی عمران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

ارزیابی آسیب‌پذیری پل‌ها در برابر خطر سیلاب جهت اتخاذ سیاست‌های مناسب در تعمیر و تقویت آن‌ها ضروری است. هدف از مطالعه‌ی حاضر، ارائه‌ی یک الگوی نظام‌مند جهت بررسی رفتار پایه پل‌ها در برابر خطر سیلاب و حساسیت‌سنجی رفتار پل‌ها به پارامتر‌های سازه‌ای، ژئوتکنیکی و هیدرولیکی می‌باشد. یک مدل اجزای محدود غیرخطی سه‌بعدی با درنظر گرفتن خصوصیات مصالح و تعامل سازه با خاک و آب توسعه داده شده و پارامترهای آن با داده‌های به‌دست آمده از آزمایش بارگذاری جانبی یک تک شمع بتنی مدفون در خاک و یک نمونه‌ تک پایه بتنی تحت بار محوری و جانبی صحت‌سنجی گردید. پس از همگرایی لازم بین نتایج آزمایشگاهی و عددی، مدل‌ یک پایه پل‌ موجود به صورت تحلیلی ساخته شده و رفتار سازه در برابر خطر سیلاب در شرایط متفاوت سازه‌ای، ژئوتکنیکی و هیدرولیکی بررسی گردید. نتایج نشان دهنده‌ی مناسب بودن الگوی انتخاب شده برای بررسی رفتار پایه‌های پل در برابر خطر سیلاب بوده و توانایی این رویکرد را برای شبیه‌سازی طیف وسیعی از سناریوهای مرتبط با سیلاب برای پل‌ها نشان می‌دهد. همچنین مشاهده گردید که رفتار پایه پل‌ها در برابر بار سیلاب، به پارامترهای ژئوتکنیکی و هیدرولیکی، نسبت به پارامتر‌های سازه‌ای حساسیت بیشتری داشته است؛ به گونه‌ای که با تغییر نوع خاک از دانه‌ای متوسط به دانه‌ای سست، جابجایی جانبی سازه 87/1 برابر شده است. همچنین با افزایش شیب طولی کف بستر از 004/0 به 005/0 و کاهش ضریب زبری از 025/0 به 021/0، جابجایی جانبی سازه به ترتیب به میزان 57/2 و 55/6 برابر مقدار اولیه آن تغییر خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Quantitative study of the factors affecting the behavior of reinforced concrete bridge foundations against floods

نویسندگان [English]

  • Fateme Shahaboddin 1
  • Mehdi Dehestani 2
  • Hossein Yousefpour 1
1 Babol Noshirvani University of Technology
2 Faculty of Civil Engineering, Babol Noshirvani University of Technology
چکیده [English]

Evaluating the vulnerability of bridges to flooding is essential for risk-informed planning of their maintenance. This paper aims to develop a systematic model for investigating the behavior of bridges at the time of flooding, in which structural, geotechnical, and hydraulic parameters are considered. A three-dimensional finite element model of reinforced concrete bridge piers was developed, in which the material nonlinearity and the interactions between the pier and the surrounding soil and the flood water were considered. The parameters used in the model were validated based on experimental data from a single pile and a reinforced concrete column under axial and lateral loading. The validated modeling approach was then used to simulate an existing bridge pier, for which the structural, geotechnical, and hydraulic parameters were varied to evaluate the effective parameters. The results showed that the presented modeling approach is capable of providing reliable predictions of the performance of bridge piers at the time of flooding, which makes it suitable for practical vulnerability assessment of bridges. Moreover, it was observed that the behavior of the bridge piers against floods was more sensitive to geotechnical and hydraulic parameters than structural parameters, to the level that by changing the soil type from medium sand to loose sand, the lateral displacement of the structure is 1.87 times. Also, by increasing the longitudinal slope from 0.004 to 0.005 and decreasing the roughness coefficient from 0.025 to 0.021, the lateral displacement of the structure will change to 2.57 and 6.55 times its initial value, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bridge
  • Reinforced concrete
  • Flood
  • Scour
  • finite element method