23216

تحليل قابليت اعتماد پل فلزي خرپايي با مطالعه موردي پل نكا

كارشناسي ارشد

خطوط راه‌آهن

1399/7/28

دكتر سعيد محمدزاده

دكتر شروان عطايي

راه‌آهن

پل‌ها به‌عنوان عناصر كليدي در شبكه حمل و نقل يك كشور، نقش حياتي را در عبور از موانع طبيعت و همچنين جنبه هاي مختلف اجتماعي، اقتصادي و ... ايفا مي كنند. با توجه به لزوم اطمينان از ايمني پل‌هاي راه‌آهن و نياز به بررسي رفتار اين سازه‌ها در برابر نيروهاي وارده ناشي از قطارها، محاسبه احتمال خرابي و شاخص قابليت اعتماد پل ها ضروري به نظر مي‌رسد. براي محاسبه شاخص ايمني و احتمال خرابي سازه روش‌هاي مختلفي وجود دارد كه تفاوت عمده آن‌ها در دقت و هزينه محاسباتي خلاصه مي‌شود. در اين تحقيق به علت عدم قطعيت‌هاي موجود در بار و مقاومت از قابليت اعتماد به‌منظور ارزيابي عملكرد مقاومت المان‌هاي خرپاي پل استفاده‌شده است. در اين پروزه از پل نكا به عنوان مطالعه موردي استفاده شده است. پل فلزي خرپايي نكا با 12 چشمه 3 متري به طول 36 متر و ارتفاع 3.3 متر و عرض 5.5 متر بر روي رودخانه نكا در ناحيه راه اهن شمال ايران و در 300 متري ايستگاه نكا قرار دارد و يكي از مهم‌ترين پل‌هاي راه‌آهن كشور مي باشد. اعتبار سنجي مدل اجزاي محدود پل با استفاده از تغيير مكان نقاط مختلف خرپاي پل و محدوده فركانسي وسط پل با اتكا بر نتايج تست‌هاي ميداني، انجام‌شده است. آناليز حساسيت انجام شده و مشخص شده كه بار گسترده و بار نقطه اي بارگذاري استاندارد، به ترتيب بيشترين تاثير را در شاخص قابليت اعتماد دارد. به‌منظور وارد نمودن عدم قطعيت‌هاي موجود در محاسبات، تعداد 157 عدد پارامتر شامل 6 متغير بار، 5 متغيرفواصل بار، 47 متغير مساحت، 94 متغير ممان اينرسي، متغير مدول الاستيسيته، طول و ضريب طول مؤثر المان و وزن مخصوص فولاد به‌عنوان متغير تصادفي در نظر گرفته‌شده و تابع حالت حدي با استفاده از ضوابط آيين‌نامه آشتو اتخاذشده است. با اعمال بارگذاري استاندارد LM71 و به‌صورت تركيب بار مرده و زنده و با لحاظ ضريب ضربه به مدل اجزاي محدود سه بعدي انجام شده است و سپس نيروهاي وارد بر عضو خرپا در مدل اجزاي محدود به‌روزرساني شده با استفاده از نرم‌افزار sap2000 به دست آمده و با نرم‌افزار RT لينك شده و تحليل قابليت اعتماد حالت مقاومت نهايي پل در 3 عضو بحراني انجام‌شده است و شاخص قابليت اعتماد و احتمال خرابي متناظر با آن، با روش نمونه‌گيري بااهميت به‌دست‌آمده است. همچنين براي عضوهاي مورد بررسي، شاخص قابليت اعتماد با استفاده از نتايج آزمايش بارگذاري بروزرساني شده و با مقادير شاخص قابليت اعتماد به‌دست‌آمده از مدل اجزاي محدود كاليبره شده مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كمترين شاخص ايمني مربوط به عضو بالايي وسط خرپا است كه مقدار آن 2.37 است كه با بروزرساني شاخص قابليت اعتماد به مقدار 2.62 افزايش يافته است كه وضعيت عضو موردبررسي در مدل بروز رساني شده طبق آشتو در وضعيت زير متوسط قرار مي گيرد.

1399/12/06

Reliability analysis of truss steel bridge with case study of Neka bridge

10/19/2020 12:00:00 AM

پل‌ها به‌عنوان عناصر كليدي در شبكه حمل و نقل يك كشور، نقش حياتي را در عبور از موانع طبيعت و همچنين جنبه هاي مختلف اجتماعي، اقتصادي و ... ايفا مي كنند. با توجه به لزوم اطمينان از ايمني پل‌هاي راه‌آهن و نياز به بررسي رفتار اين سازه‌ها در برابر نيروهاي وارده ناشي از قطارها، محاسبه احتمال خرابي و شاخص قابليت اعتماد پل ها ضروري به نظر مي‌رسد. براي محاسبه شاخص ايمني و احتمال خرابي سازه روش‌هاي مختلفي وجود دارد كه تفاوت عمده آن‌ها در دقت و هزينه محاسباتي خلاصه مي‌شود. در اين تحقيق به علت عدم قطعيت‌هاي موجود در بار و مقاومت از قابليت اعتماد به‌منظور ارزيابي عملكرد مقاومت المان‌هاي خرپاي پل استفاده‌شده است. در اين پروزه از پل نكا به عنوان مطالعه موردي استفاده شده است. پل فلزي خرپايي نكا با 12 چشمه 3 متري به طول 36 متر و ارتفاع 3.3 متر و عرض 5.5 متر بر روي رودخانه نكا در ناحيه راه اهن شمال ايران و در 300 متري ايستگاه نكا قرار دارد و يكي از مهم‌ترين پل‌هاي راه‌آهن كشور مي باشد. اعتبار سنجي مدل اجزاي محدود پل با استفاده از تغيير مكان نقاط مختلف خرپاي پل و محدوده فركانسي وسط پل با اتكا بر نتايج تست‌هاي ميداني، انجام‌شده است. آناليز حساسيت انجام شده و مشخص شده كه بار گسترده و بار نقطه اي بارگذاري استاندارد، به ترتيب بيشترين تاثير را در شاخص قابليت اعتماد دارد. به‌منظور وارد نمودن عدم قطعيت‌هاي موجود در محاسبات، تعداد 157 عدد پارامتر شامل 6 متغير بار، 5 متغيرفواصل بار، 47 متغير مساحت، 94 متغير ممان اينرسي، متغير مدول الاستيسيته، طول و ضريب طول مؤثر المان و وزن مخصوص فولاد به‌عنوان متغير تصادفي در نظر گرفته‌شده و تابع حالت حدي با استفاده از ضوابط آيين‌نامه آشتو اتخاذشده است. با اعمال بارگذاري استاندارد LM71 و به‌صورت تركيب بار مرده و زنده و با لحاظ ضريب ضربه به مدل اجزاي محدود سه بعدي انجام شده است و سپس نيروهاي وارد بر عضو خرپا در مدل اجزاي محدود به‌روزرساني شده با استفاده از نرم‌افزار sap2000 به دست آمده و با نرم‌افزار RT لينك شده و تحليل قابليت اعتماد حالت مقاومت نهايي پل در 3 عضو بحراني انجام‌شده است و شاخص قابليت اعتماد و احتمال خرابي متناظر با آن، با روش نمونه‌گيري بااهميت به‌دست‌آمده است. همچنين براي عضوهاي مورد بررسي، شاخص قابليت اعتماد با استفاده از نتايج آزمايش بارگذاري بروزرساني شده و با مقادير شاخص قابليت اعتماد به‌دست‌آمده از مدل اجزاي محدود كاليبره شده مقايسه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كمترين شاخص ايمني مربوط به عضو بالايي وسط خرپا است كه مقدار آن 2.37 است كه با بروزرساني شاخص قابليت اعتماد به مقدار 2.62 افزايش يافته است كه وضعيت عضو موردبررسي در مدل بروز رساني شده طبق آشتو در وضعيت زير متوسط قرار مي گيرد.