-
شماره ركورد
25150
-
پديد آورنده
سيدمحسن سادات شكراب
-
عنوان
بررسي قابليت اعتماد سازه اي دال بتني عرشه پل در مواجهه با نيروي هيدروديناميكي سيلاب به روش شبيه سازي مونت كارلو
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-سازه
-
سال تحصيل
1396
-
تاريخ دفاع
1399/03/12
-
استاد راهنما
دكتر محسنعلي شايانفر
-
دانشكده
عمران
-
چكيده
احداث پلهايي ايمن بر روي رودخانه ها به واسطه مخاطرات طبيعي از جمله سيلاب يكي از مهمترين چالش هاي مهندسين سازه مي باشد. تغييرات مقطع عرضي رودخانه به واسطه رسوبگذاري و يا تجاوز به بستر و حريم رودخانه، سبب افزايش سطح آب و سرعت جريان در زمان سيلاب و افزايش ريسك خرابي پل مي گردد.
اهميت اين موضوع بواسطه پيچيدگي عوامل، نياز به همكاري شاخه هاي مختلف مهندسي هيدروليك، ژئوتكنيك، سازه، ترافيك و... ميباشد و لذا تحقيقات اندكي در اين زمينه انجام شده است.
در تحقيق حاضر، مهمترين عوامل خرابي پلها در اثر سيلاب در بخش روسازه پلها بررسي شده است. در اين تحقيق نيروي هيدروديناميك سيلاب از نوع ليفت به عنوان عامل تاثيرگذار در خرابي عرشه پلهاي بتني مورد بررسي قرار مي گيرد. بدين منظور پل زورانتل واقع بر رودخانه كشكان كه در اثر سيلاب سال 98 تخريب گرديد در نرم افزار HEC-RAS مدلسازي هيدروليكي شده و براي دوره هاي بازگشتهاي 2 تا 10000 ساله، حداكثر تراز سطح آب، دبي و سرعت سيلاب در مقطع پل محاسبه شده و با استفاده از روابط پيشنهاديKerenyi ، نيروي هيدروديناميك وارد بر عرشه بر حسب ميزان آبگرفتگي بدست مي آيد. سپس پل در نرم افزار Csi-Bridge مدلسازي سازه اي شده و با در نظرگرفتن عدم قطعيت در خصوصيات سازه اي و نيروهاي هيدروديناميكي، ظرفيت خمشي عرشه و لنگرهاي خمشي وارده ناشي از نيروي هيدروديناميكي به تابع توزيع ويبول برازش شده و احتمال خرابي عرشه پل در اثر نيروي هيدروديناميك سيلاب با بكارگيري روش شبيه سازي مونتكارلو محاسبه گرديده و منحني شكنندگي و قابليت اعتماد عرشه پل كه يكي از موارد بسيار كليدي در تعيين ميزان آسيبپذيري است، بدست مي آيد.
نتايج مدلسازي هيدروليكي نشان ميدهد، تنگشدگي در محل پل و درنتيجه افزايش سرعت آب، سبب افزايش نيروي هيدروديناميك وارد بر عرشه مي شود. افزايش نسبت غرقاب تا يك، بعلت عبور جريان كاملاً تحت فشار از زير عرشه و اعمال بيشترين نيروي ليفت هيدروديناميكي بر پل باعث افزايش احتمال شكست عرشه مي شود. در اين مطالعه بر اساس محاسبات هيدروليكي و سازه اي، منحني هاي شكنندگي ترسيم گرديد و با در نظر گرفتن شاخص قابليت اعتماد پل مطابق استاندارد آشتو، تراز مطلوب احداث پل تعيين گرديد. لذا با توجه خصوصيات منطقه و اهميت سازه، ضروري است تمهيدات ارائه شده در حين طراحي و در دوران بهره برداري جهت به حداقل رساندن ريسك خرابي و هزينه هاي پس از آن به كار گرفته شوند.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1400/06/09
-
عنوان به انگليسي
Investigation of Structural Reliability of Reinforced Concrete Bridge Superstructure in Flood by Using Monte Carlo Simulation Method
-
تاريخ بهره برداري
6/2/2022 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدمحسن سادات شكراب
-
چكيده به لاتين
Building safe bridges over rivers due to natural hazards such as floods is one of the most important challenges for structural engineers. Changes in the cross section of the river due to sedimentation or encroachment on the riverbed, increase the water level and flow velocity during floods and increase the risk of bridge failure. The importance of this issue is due to the complexity of the factors that require the cooperation of different branches of hydraulic engineering, geotechnics, structures, traffic, etc and therefore little research has been done on it.
In the present study, the most important causes of bridge damage due to floods in the superstructure have been investigated. In this research, the hydrodynamic lift force of flood is investigated as an effective factor in the failure of reinforced concrete decks. For this purpose, Zurantel Bridge located on the Kashkan River which was destroyed by the 2019 flood was hydraulically modeled in HEC-RAS software and for the recurrence intervals of 2 to 10,000 years, the maximum water level, flow rate and flood velocity at the bridge cross section were calculated and by using Kerenyi’s proposed equations the hydrodynamic lift force on the deck is obtained in terms of the inundation ratio. Then the bridge is modeled structurally in Csi-Bridge software and considering the uncertainty in structural properties and hydrodynamic forces, the moment capacity and bending moment felt by the deck due to the hydrodynamic lift forces is fitted to the Weibull distribution function and the probability of deck failure due to the hydrodynamics lift forces are calculated using the Monte Carlo simulation method and the failure probability curves and reliability index of the deck which is one of the key factors in determining the vulnerability is obtained.
The results of hydraulic modeling show that the narrowing at the bridge site and thus increasing the water velocity increases the hydrodynamic force on the deck. Increasing the inundation ratio to one, increases the probability failure due to the passage of fully pressurized current under the deck and the application of maximum hydrodynamic lift force to the bridge. In this study, with the progress according to the flowchart, and performing hydraulic and structural calculations, fragility curves were drawn and considering the reliability index of the bridge according to ASHTOO standard, the optimal level of bridge superstructure was determined. Therefore, considering the characteristics of the area and the importance of the structure, it is necessary to use the measures provided during the design and during operation to minimize the risk of failure and subsequent costs.
-
كليدواژه هاي فارسي
قابليت اعتماد سازه اي , عرشه پل , شبيه سازي مونتكارلو , توزيع ويبول , منحني شكنندگي , نيروي هيدروديناميكي سيلاب
-
كليدواژه هاي لاتين
Structural Reliability , Bridge Superstructure , Monte Carlo simulation , Weibull Distribution , Fragility Curve , Flood Hydrodynamic Force
-
لينک به اين مدرک :