26230

بررسي عملكرد ميراگرهاي جرمي تنظيم‌شده در كنترل ارتعاش پلهاي راه‌آهن سريع‌السير

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش زلزله

1397

1400/11/24

وحيد بروجرديان

اليار ظفرخواه

عمران

امروزه با توسعه‌ي روزافزون صنعت حمل‌و‌نقل ريلي در جهان و هم‌چنين كشور ما، راه‌اندازي قطار سريع‌السير روزبه‌روز اهميت بيشتري پيدا مي¬كند. از جمله سازه¬هاي مهم و استراتژيك در خطوط ريلي، پل¬ها مي¬باشند. لذا مطالعه در زمينه‌ي عملكرد پل‌ها تحت بارهاي لرزه‌اي، و تعيين راهكارهايي كارآمد براي بهبود عملكرد پل‌ها تحت اثر زلزله از ضروريات است. ميراگر جرمي تنظيم‌شده (TMD) يكي از ابزارهاي قابل اطمينان جهت جذب ارتعاشات زلزله بوده كه تنظيم بهينه‌ي آن بر اساس فركانس مود اول پايه‌ي پل مي‌باشد. هدف اين تحقيق، بررسي اثربخشي اين ميراگرها در كاهش پاسخ لرزه‌اي پل‌هاي راه‌آهن سريع‌السير مي‌باشد. به اين منظور، ابتدا مدل اجزاي محدود سه بعدي پل‌هاي مورد نظر در نرم‌افزار OpenSees ايجاد مي‌گردد. سپس يك مجموعه 60تايي از ركوردهاي زلزله در سه ساختگاه مختلف انتخاب شده و با معيار شدت شتاب طيفي مقياس شده، و پس از درنظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي موجود در هندسه‌ي پل و خصوصيات مصالح، تعداد 60 مدل تصادفي پل-زلزله در دو حالت بدون TMD و داراي TMD توليد مي‌گردد. سپس مدل‌هاي تصادفي تحت آناليز ديناميكي فزاينده از ضريب g1/0 تا g5/1 قرار گرفته و منحني هاي IDA ايجاد مي‌شوند. پس از تحليل نياز لرزه‌اي احتمالاتي، بر روي تقاضاي به دست آمده آناليز رگرسيون انجام شده و با تركيب ضرايب رگرسيون حاصل با مدل‌هاي حالات حدي، منحني‌هاي شكنندگي براي اعضاي مختلف پل، در چهار سطح آسيب جزئي، متوسط، وسيع و كامل، در سه ساختگاه مختلف و در حالات بدون ميراگر و داراي ميراگر جرمي تنظيم‌شده توليد مي‌گردند. بر اساس نتايج به دست آمده ملاحظه مي‌شود كه پاسخ لرزه¬اي سازه به مقدار زيادي پس از افزودن ميراگر جرمي تنظيم‌شده، به ويژه در ساختگاه نوع B، كاهش يافته است. هم‌چنين به دليل تنظيم بهينه‌ي پارامترهاي ميراگر براي مود خمشي اول پايه‌هاي پل، بيش‌ترين كاهش در ميزان پاسخ، و متعاقباً بيش‌ترين افزايش در ميانه‌ي شتاب طيفي منحني‌هاي شكنندگي متعلق به ستون‌هاي پايه‌بلند پل بوده كه متناسب با مود غالب سازه مي‌باشد. بنابراين در پل‌هاي پايه‌بلند ريلي، ستون‌ها حساس‌ترين اعضاي پل، و فروافتادگي عرشه از محل نشيمن‌هاي الاستومري يكي از محتمل‌ترين آسيب‌ها خواهد بود.

1400/12/23

Evaluation of Tuned Mass Dampers in Vibration Control of High-Speed Railway Bridges

2/13/2023 12:00:00 AM

With the rapid development of railway industry in the world, as well as our country, high speed trains (HST) have attracted much attention from technical and scientific communities. One of the most important and strategic structures to be of service of railway industry are bridges. Bridges are of significant importance both in terms of technology of manufacturing and the execution costs, so that if any bridge is damaged, it is not possible to exploit that route until the bridge is repaired. For this reason, it is greatly important to study the ground-borne vibrations of such bridge classes under seismic loads, and determine the effective solutions to achieve this goal. Recently, many seismic vibration reduction (SVR) measures are proposed in railway engineering, which are effective to reduce structural vibrations, among them are viscous damper (VD), friction pendulum bearing (FPB), and tuned mass damper (TMD). Tuned mass damper is the best selection among all the investigated measures to absorb vibrations subject to earthquakes from the perspective of vibration absorption performance, installation and maintenance, which its optimum tuning is related to the first-order bending mode of bridge pier. The aim of this study is to investigate the effectiveness of TMDs in reducing the seismic response of HST bridges. Primarily, a three dimensional finite element model of bridge is established in OpenSees software. Further, a set of 60 earthquake records are selected in the three different sites, scaled by spectral acceleration intensity measure, and after considering uncertainties in bridge geometry and material properties, 60 stochastic models of bridge - earthquake are produced in two modes, with and without TMD. Then, the random models are analyzed through incremental dynamic analysis (IDA) with factors ranging from 0.1 to 1.5, and the IDA curves are generated. On this basis, the fragility curves are developed for different bridge members in four separate limit states, and in three different site classes, with and without TMD. According to the obtained results, the vibration response of the structure has decreased in a large degree after adding TMD, especially in the site class B. Also, since the TMD is designed and tuned according to the first-order bending mode of the bridge pier, the maximum reduction in response rate, and subsequently, the highest enhancement in the median pseudo-acceleration of the fragility curves belongs to the high piers of bridge.

پل , ميراگرجرمي تنظيم‌شده , راه‌آهن سريع‌السير

bridge , TMD , high speed railway

Parya Rashed

Vahid Broujerdian