مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۲ آبان ۱۳۹۷

رفتار استاتیکی نوع جدیدی از پل قوسی کابلی

رفتار استاتیکی نوع جدیدی از پل قوسی کابلی

چکیده: پل قوسی-کابلی نوع جدیدی از پل هیبریدی  بوده و توسعه آن از اهمیت مهندسی قابل توجهی برخوردار است. به منظور درک مشخصه های مکانیکی پل قوسی-کابلی، در مطالعه حاضر، یک مدل پل قوسی-کابلی ساخته شده و رفتار استاتیکی آن با استفاده از روش المان محدود  و تست آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.

نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی مقایسه شده و انطباق خوبی از نظر کیفی ارائه شده است. با در نظر گرفتن غیرخطی بودن هندسی و/یا مصالح پل قوسی-کابلی، پایداری خطی و غیرخطی از نظر تحلیلی مورد مطالعه بیشتر قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که کابل ها و بادبند  (برای مقابله با نیروی باد) اثر قابل توجهی بر رفتار مکانیکی پل قوسی-کابلی دارد. در مقایسه با پل قوسی، پل قوسی-کابلی دارای ظرفیت تحمل نهایی  بزرگ تر، پایداری درون صفحه و برون صفحه بهتر و نیز ظرفیت بهتری برای تحمل بارهای زنده گوناگون می باشد. چنین پل قوسی-کابلی باید دارای آینده روشنی در توسعه پل های دهانه بزرگ  داشته باشد.

- مقدمه

در دو دهه گذشته، با بهره گیری از رشد اقتصادی، ساخت پل های دهانه بزرگ در دنیا بسیار رایج بوده است. توسعه مداوم پل ها نیز به نوبه خود نقش مهمی را در بهبود اقتصاد و توسعه اجتماعی بازی می کند. پل قوسی به عنوان یکی از محبوب ترین پل ها، به طور گسترده-ای مورد استفاده بوده و از دوران باستان زیبایی و صرفه اقتصادی آن به روز رسانی شده است. به عنوان نمونه پل Zhao-Zhou واقع در چین حدود 1400 سال از سیل و زلزله و عوامل مختلف جان سالم به در برده است. موضوع مهم در رابطه با پل قوسی محدودیت آن در طول دهانه قوسی می باشد. زیرا نسبت ارتفاع-دهانه تحت تاثیر بار و با افزایش دهانه قوس، کمتر و کمتر شده و ممکن است ناپایدار شود. در واقع بزرگ ترین دهانه پل قوسی، پل Chaotianmen واقع در چین ،تنها 552 متر است، در مقایسه با پل معلق با دهانه 1991متر (پل Akashi kaikyo در ژاپن) و پل کابلی  با دهانه 1088متر (پل Sutong در چین). به منظور حل این مشکل، کارهای زیادی برای توسعه پل های هیبرید در گذشته انجام شده است. Melan و Steinman پیشنهاد یک پل معلق قوسی را ارائه داده و رفتار مکانیکی آن را مطالعه نمودند. به دنبال آن چندین پل هیبرید دیگر نیز توسعه داده شدند. این پل ها از نظر ساختار مشابه با پل قوسی کابلی بوده و تنها تفاوت آن ها این است که کابل ها در این دسته از پل ها به جای قوس بر روی عرشه  محکم می شوند. پل های هیبریدی جدید مذکور رفتارهای مکانیکی بهتری را در مقایسه با پل های قوسی سابق از خود نشان می دهند. در 2007، یک پل قوسی کابلی واقعی، پل Liancheng، در چین افتتاح شد. این پل قوسی کابلی یک سازه هیبریدی است که انعطاف پذیری کابل و صلبیت قوس را با هم ترکیب می کند. این موضوع می تواند مشکل تغییر شکل زیاد در پل  کابلی و پل  معلق با دهانه زیاد را مرتفع سازد. هنگامی که دهانه قوس افزایش داده می شود، ارتفاع قوس نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین، پایداری قوس مشکل ساز می شود. به منظور غلبه بر این مشکل، انتهاهای پایین تر کابل های مایل بر پشت بند قوس  و انتهاهای بالایی بر برج  پل محکم می شوند. در پل های با دهانه زیاد، در مقایسه با پل قوسی، مزیت اقتصادی پل قوسی کابلی قابل رقابت می باشد زیرا هزینه فونداسیون در پل قوسی کابلی می تواند کاهش پیدا کند زیرا فونداسیون با رانش افقی کمتر در مقایسه شده با پل های قوسی می تواند تضعیف شود.

همچنین از آنجایی که سختی قوس می تواند تحت تاثیر تقسیم بار اضافی وارد بر عرشه توسط کابل ها کاهش داده شود، هزینه پشت بند قوس نیز می تواند کاهش یابد.

درک رفتار استاتیکی و دینامیکی پل ها به منظور توسعه پل بسیار حائز اهمیت می باشد. در گذشته مطالعات بسیاری به این منظور در زمینه پل قوسی، پل کابلی و پل معلق انجام شده است. با این وجود تعداد اندکی مطالعات وجود دارند که بر ساختار قوس- کابل تمرکز داشته اند. به کارایی کلی مکانیکی پل قوسی کابلی توجه محدودی شده است در حالی که درک چنین کارایی هایی در توسعه بیشتر و نیز کاربرد این دسته از پل ها از اهمیت خاصی برخوردار است. 

در مطالعه حاضر یک مدل پل قوسی کابلی ساخته شده و رفتار استاتیکی آن از جنبه آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. این مقاله به صورت زیر ساختاربندی شده است. در قسمت 2 یک مدل پل قوسی کابلی معرفی می شود. در قسمت 3 شرایط آزمایشگاهی مورد بحث قرار می گیرند. در قسمت 4 یک مدل تفاضل محدود بر پایه نقشه های طراحی ساخته می شود. در قسمت 5 تغییر شکل و تنش در برخی نقاط مهم بر روی مدل پل تحت بارهای زنده و مرده به صورت عددی و تحلیلی بررسی شده و پایداری مدل پل آنالیز می شود. در نهایت در قسمت 6 نتیجه مطالعه حاضر ارائه می شود.

- یک مدل پل قوسی-کابلی

به منظور مطالعه رفتار پل های قوسی-کابلی، یک مدل پل طراحی شده است. شکل 1 طرح بندی ساختار پل، مقاطع عرضی اصلی و نیز نقاط اندازه گیری را نشان می دهد. ساختار اصلی و ابعاد مدل پل به صورت زیر می باشد.

سازه ترکیبی ازپل قوسی و پل کابلی با دو برج (دکل) می باشد. عرشه زیر قوس اصلی توسط گیرنده های قوس نگهداری شده و سایر قسمت های دهانه اصلی توسط کابل ها و قوس های جانبی نگهداری می شوند. تمامی اعضا از فولاد Q345 سخته شده، دهانه اصلی 16 متر و دو دهانه جانبی هر کدام 8/4 متر می باشد. دکل های گلدان شکل 458/3 متر ارتفاع داشته و 74/2 متر بلندی بالای عرشه دارند.

مدل پل قوسی-کابلی مورد بحث یک پل از میان قوس بوده و قوس ها با پشت بند دوبل با درجه بالاتر از دو بدون لولا می باشند. دو عضو قوسی موازی اصلی توسط یازده مهاربند پایدار شده، شامل دو مهاربند k شکل و دو تیر متصل زیر عرشه و شش مهاربند k و یک مهاربند Ж شکل بالای عرشه. تیرهای متصل ترکیبی از تیر قوی مستطیلی فولادی و سایر مهاربندها از لوله های فولادی ساخته شده اند. طاق قوس اصلی در مجموع 988/2 متر ارتفاع دارد با ارتفاعی به اندازه 15/2 متر بالای عرشه. از پایین قوس، عمق قوس اصلی از 2/0 تا 36/0 متر تغییر کرده و فاصله بین مرکز خط دو قوس موازی 36/1متر می باشد. هر قوس اصلی یک خرپای فضایی بوده و سطح مقطع شامل شش لوله فولادی با ابعاد Φ34×2.5 (2, 1) mm و لوله های فولادی متصل می باشد.

سیستم کف قوس اصلی ترکیبی از عرشه، شاه تیر با مقطع I شکل و سخت کننده های طولی است. این تست شامل دو شاه تیر طولی جعبه ایی است. دو درز انبساطی نیز بر روی عرشه پل بین دهانه های کناری و اصلی وجود دارد. 

برای معلق نگه داشتن سیستم کف قوسی اصلی، 39 نگه دارنده سیمی فولادی به ابعاد Φ7 در هر عضو قوسی اصلی به کار گرفته شده است. در مجموع 112=28*4 کابل به ابعاد Φ6.2 وجود دارد.برخی از کابل ها بر روی عرشه با فاصله 400 میلی متر و سایرین بر روی عضو قوسی با 320 میلی متر بازه افقی مهار شده اند. لازم به ذکر است که دو کابل موازی مهارشده بر یک سطح مقطع عضو قوسی اصلی در شکل 2 نشان داده شده است. 

دکل ها در جهت طولی به صورت عمودی بوده و در جهت جانبی گلدان شکل می باشند. پایه های برج تکیه گاهای ساده عرشه جعبه های فولادی توخالی مستطیلی بوده و با سه جک جعبه فولادی توخالی، دو تا روی عرشه و یکی در زیر متصل می شود. 56 کابل روی قطعات بالایی هر دکل با فواصل 80 میلی متر مهار شده اند.

کف قوسی اصلی، سوراخ دکل و کف قوس کناری بر روی یک حاشیه مشابه هستند که بر فونداسیون شمع با 24 گمانه شمع های Φ80×5  به صورت نشان داده شده در شکل 1 تکیه زده اند. این حاشیه از بتن C50 ساخته شده است. پشت بند قوس جانبی یک قوس بدون لولای پایین تر از درجه دو با مقطع عرضی جعبه ای توخالی فولادی می باشد. پشت بند قوسی اصلی و قوس جانبی در حاشیه برای متعادل ساختن نیروهای جانبی ثابت شده اند. به عنوان میلگردهای اتصال ، چهار کابل پیش تنیده به منظور اتصال انتهاهای بالایی دو قوس جانبی بکار رفته اند. هر کابل با 8/14 کیلو نیوتن نیرو پیش تنیده شده و شامل 7 میلگرد به قطر Φ5 می باشد.

بر اساس طراحی تشریح شده، یک مدل پل ساخته شده و در شکل 3(a) نشان داده شده است. روش ساخت این پل ترکیبی از روش نصب پل قوسی و پل کابلی بوده و شامل چند گام به صورت زیر می باشد:

(1) ساخت فونداسیون و پایه ها (2) نصب قوس های جانبی بوسیله ساخت داربست (3) ساخت برج ها و تیرهای جانبی (4) کشش میلگردهای اتصال بین دو قوس جانبی  (5) بالابردن متقارن قطعات قوس، نصب کابل ها و کشش میلگردهای اتصال (6) نصب سیستم کف دهانه اصلی پس از ساخت قوس ها و (7) کشش میلگردهای اتصال و کابل ها.

5.2 آنالیز رفتار پل قوسی-کابلی تحت بارهای زنده

در جداول 5 تا 7، بازه های افزایشی تغییر شکل، تنش و نیروی کششی نقاط انتخابی در شرایط 2 تا 5 ارائه شده است. نقاط اندازه-گیری اشاره شده در جداول 5 تا 7 در شکل 1 علامت زده شده اند. نتایج بدست آمده از FEM و آزمایش، انطباق خوبی را به جز در برخی نقاط که احتمالاً با گیج های کرنش در آزمایش ها معرفی شده اند، نشان می دهند. برای آزمودن مقاومت یک فوت از قوس اصلی، بارهای زنده در ترم هایی از خط اثر ممان خمشی منفی یک فوت شرقی قوس اصلی بکار گرفته شده اند (شرایط 2). بارها منجر به یک تغییر شکل نامتقارن در قوس اصلی همان طور که در جدول 5 ارائه شده است، می شوند. حداکثر تغییر شکل 762/1 میلی متر در نقطه G جایی که بار متمرکز وارد می شود، اتفاق می افتد. تنش فشاری در نقطه A 50 درصد کاهش یافته و متناظر با موردهای تحت بار مرده در جدول 2، 7/63 درصد در نقطه I  افزایش می یابد. این امر نشان می دهد که بارهای زنده اثر مهمی بر تنش در یک فوت قوس اصلی دارد. تنش کلی فشاری 91/39 مگاپاسکال تحت بار مرده و بارهای زنده نیز در مقایسه با تنش مجاز 200 مگاپاسکال بسیار کوچک می باشند. به علاوه، واضح است که نیروهای کششی کابل ها در دهانه کناری تغییر کرده اند که نشان می دهد کابل ها بارهای زنده را با قوس تقسیم می کنند. بنابراین، قوس-کابل دارای رفتار مکانیکی خوب بوده و مقاومت یک فوت قوس اصلی به اندازه کافی برای تحمل بارهای زنده در نظر گرفته شده، بزرگ است. 

به طور کلی، مقدار تغییر شکل جانبی تاج قوس اصلی تحت تاثیر بارهای غیرعادی را می توان برای تخمین سختی برون صفحه و پایداری یک پل قوسی بکار برد. در اینجا بارهای زنده غیرعادی برای طراحی پل قوسی-کابلی بکار گرفته شده اند تا سختی خارج از صفحه و پایداری را مورد آزمایش قرار دهیم (شرایط 3). از جدول 5 مشاهده می شود که مقدار حداکثر تغییر شکل جانبی 34/0 میلی متر است که در مقایسه با دهانه پل بسیار ناچیز است که نشان می دهد، افزایش تنش فشاری قوس اصلی کوچک می باشد. از شرایط 3 در جدول 6 چنین برداشت می شود که تنش فشاری در تاج وتر بالاتر قوس اصلی بالادست 23/13 مگاپاسکال تا 14 درصد نسبت به تحت بار مرده افزایش می یابد هنگامی که تقریباً هیچ تغییری در پایین دست مشاهده نمی شود و بارهای زنده در سمت بالادست عرشه اضافه می شوند.

به علاوه، نیروی کششی MC4 تا 1/84 نیوتن، تا 5 درصد تحت بار مرده رشد می کند (جدول 7). بنابراین، کابل می تواند یک نیروی برگرداننده  هنگامی که تغییر شکل جانبی پیدا می کند، به قوس وارد کند. این نتایج نشان می دهد که کابل ها و قوس می توانند نیرو را در شرایط خطرناک تقسیم کرده و پل قوسی-کابلی دارای سختی خارج از صفحه و نیز پایداری خوبی باشد. توجه شود که اختلاف میان نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی در جدول 7 زیاد به نظر می رسند. در واقع اختلافات نسبی هنگامی که بزرگی نیروی کششی اولیه کابل را در نظر می گیریم، کوچک هستند. به عنوان مثال، برای SC10 در شرایط 2، اختلاف میان بازه های افزایشی آزمایشگاهی و تحلیلی 7/106 نیوتن و نیروی کششی اولیه این کابل 4630 نیوتن است.

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

حالت بارهای زنده در نیمه دهانه نیز یکی از خطرناک ترین حالت های کاری برای پل های قوسی می باشد. برای تخمین ظرفیت مقاومت پل قوسی-کابلی در مقابل چنین بارهایی، در شرایط 4، بارهای زنده نیمه دهانه بر پل قوسی-کابلی در ترم هایی از خط اثر تنش خمشی طاق قوس اصلی وارد می شوند. از جدول 7 مشاهده می شود که ماکزیمم نیروی کششی در کابل SC10 اتفاق می افتد که ناشی از این است که کابل زاویه مایل بزرگی نسبت به جهت قائم داشته و دکل خمش کوچکی به سمت قوس اصلی دارد. اگر چه تغییر شکل قائم بزرگ تری نسبت به شرایط 2 وجود دارد، بازه های افزایشی تنش و نیروی کششی نقاط اندازه گیری شده در این شرایط نسبتاً کوچک هستند (جداول 6 و 7). دلیل این امر این است که کابل ها می توانند نیروی قائمی وارد کرده و بارهای زنده را با قوس تقسیم کنند. از این رو، پل های قوسی-کابلی ظرفیت مطلوبی را برای مقاومت در برابر بارهای زنده نیمه دهانه نشان  می-دهند. 

به منظور درک تغییر نیروی کششی از یک کابل مشخص تحت بار زنده و بررسی قابلیت آن در تقسیم بارها با سایر کابل ها، در شرایط 5، بارهای زنده در ترم هایی از خط اثر نیروی کششی منفی کابل MC2 وارد می شوند. در این حالت، بارهای زنده باعث می-شوند که قوس تغییر شکل نامتقارن از خود نشان دهد که منجر می شود تغییر شکل قائم به ترتیب به 62/1 - میلی متر و 13/1 میلی متر در نقاط C و  G قوس اصلی برسند. این همچنین باعث می شود که نیروی کششی کابل های مهارشده بر نیمه شرقی قوس اصلی هنگامی که تغییرات ناچیزی بر نیمه غربی متناظر با جدول 7 وارد می شود، افزایش یابد. نیروی کششی کابل MC2 تنها به 8/40 نیوتن افت می کند که کمتر از نیروی کابل های SC1 تا SC10 است این امر ناشی از  این حقیقت است که کابل های SC1 تا SC10 زاویه مایل بزرگی نسبت به جهت قائم دارند. به علاوه، بارهای زنده باعث می شوند تنش فشاری 85/17 مگاپاسکال در طرف بالاتر مقطع عرضی D افزایش یافته و 4/8 مگاپاسکال در سمت پایین تر مقطع عرضی F در جدول 6، کاهش یابند. این نتایج نشان می دهد که کابل ها می توانند نیرو را تقسیم کنند، که این موضوع در زمان تعویض یک کابل معیوب بسیار مطلوب می-باشد. 

شکل 5 بازه های افزایشی تغییر شکل، تنش و نیروی کششی در نقاط اندازه گیری اصلی را هنگامی که پل قوسی-کابلی در معرض یک بار مازاد  در شرایط 6 است، نشان می دهد. بار مازاد مذکور تا 4 برابر بارهای زنده در شرایط 2 بوده و توسط گیج بارگذاری متناظر با خط اثر نیروی محوری مقطع عرضی در یک فوتی غرب قوس اصلی وارد می شود. مشاهده می شود که تغییر شکل، تنش و نیروی کششی با افزایش بارهای زنده، افزایش می یابند. ماکزیمم مقدار بازه افزایشی تنش در نقطه D رخ می دهد. در صورتی که تنش های نقطه D تحت بار مرده را به بار مازاد اضافه کنیم، تنش کل 150 مگاپاسکال می شود که کمتر از تنش مجاز 200 مگاپاسکال است. لازم به ذکر است که در شکل 5، بازه های افزایشی تغییر شکل، تنش و بار کششی توابع خطی از بارهای زنده هستند. هنگامی که بارهای زنده حذف می شوند، هیچ تغییر شکل افزایشی پس مانده   ، تنش و نیروی کششی وجود نخواهد داشت. بر اساس تئوری خطی، نوع جدید پل قوسی-کابلی تا هفت برابر بارهای زنده در شرایط 2 را تحمل می کنند. به علاوه، اختلافاتی میان نتایج تحلیلی و آزمایشی در رابطه با نیروی کششی در کابل در شکل 5(c) در جایی که تنش های اندازه گیری شده کمتر از نتایج تحلیلی هستند، وجود دارد. با این وجود این اختلافات نسبت به نتایج تحت بار مرده همان طور که در جدول 4 نشان داده شده، بسیار اندک هستند. بنابراین نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی از نظر کیفی انطباق خوبی داشته و ساختار جدید پل، ظرفیت باربری بالایی دارد.

- آنالیز کمانش

آنالیز کمانش پل ها یکی از مهمترین مراحل در طراحی پل محسوب می شود. در پل های قوسی-کابلی، قوس ها مهمترین اعضای فشاری هستند. بنابراین، مطالعه حاضر به طور عمده بر پایداری قوس ها تمرکز دارد. معمولاً دو دسته مسائل پایداری وجود دارد، یکی مسئله مقدار ویژه  و دیگری مربوط به تغییر شکل بزرگ اعضای سازه می باشد. دو نوع مسائل پایداری مذکور همچنین به ترتیب کمانش خطی و کمانش غیر خطی نیز نامیده می شوند. در ادامه تاثیر برخی پارامترهای کلیدی مانند نسبت گستره به دهانه، شکل و شعاع لوله بادبند، زاویه تند یا باز (غیر 90 درجه) و شعاع لوله قوس اصلی، بر کمانش خطی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. سپس کمانش غیرخطی با کمانش خطی مورد مقایسه قرار خواهد گرفت.

در آنالیز پایداری تنها بار مرده حضور داشته و اثر پیش تنیدگی به عنوان بار اولیه در نظر گرفته شده که با مقیاس بزرگ نشده است. در جدول 8 چهار درجه اول ضرایب اطمینان پایداری و شکل های مود کمانش پل قوسی-کابلی ارائه شده است. ضرایب اطمینان پایداری حداقل مقادیر ویژه بوده و شکل مود کمانش مود ناپایداری می باشد. از آنجایی که ضریب اطمینان پایداری در پل قوسی-کابلی در ارائه حاضر مشخص نیست، از کدهای مرتبط با پل کابلی استفاده می شود. با توجه به جدول 8، کمترین مقدار ضریب اطمینان پایداری بزرگ تر از 5 می باشد که الزاماتی که ضریب اطمینان پایداری باید بزرگ تر از 4 باشد را در JTJ027-96 برآورده می کند. هیچ کمانش درون صفحه ای در چهار مود اول ناپایدار وجود ندارد. کمانش خارج از صفحه در کمترین چهار شکل-های مود کمانش رخ می دهد، شکل های اول و سوم مودهای ناپایداری متقارن و موارد دوم و چهارم نامتقارن هستند. بنابریان مشابه با پل های قوسی، سختی درون صفحه ایی بزرگ تر از سختی برون صفحه ایی در پل قوسی-کابلی می باشد. 

پارامترهای اساسی اعضای سازه، که سختی خارج از صفحه را تحت تاثیر قرار می دهند، به منظور مطالعه بیشتر سختی برون صفحه ایی پل قوسی-کابلی مورد بحث قرار می گیرند. شکل 6 اثر نسبت گستره به دهانه را بر ضریب ایمنی پایداری نشان می دهد. مشاهده می شود که بهترین محدوده نسبت گستره به دهانه بین 6/0 و 9/0 بوده که در این حالت ضریب اطمینان هنگامی که سایر پارامترها ثابت هستند، بیش از 5/6 می باشد. ضریب اطمینان با افزایش نسبت به طرز چشم گیری کاهش می یابد. دلیل این امر می-تواند این باشد که صلبیت بادبند به سرعت با افزایش نسبت، کاهش می یابد. از این رو اگر بخواهیم گستره این دسته از پل ها را بهبود دهیم، صلبیت بادبند باید برای رسیدن به رفتار دینامیکی مطلوب، افزایش یابد. 

به منظور مطالعه اثرات مکان ها و اشکال بادبند بر پایداری پل، کمانش خطی پل با مکان ها و اشکال مختلف بادبند در نظر گرفته شده است. جدول 9 ضرایب پایداری و اشکال مود ناپایداری متناظر را در پل قوسی-کابلی برای پنج حالت متفاوت نشان می دهد. واضح است که هنگامی که شعاع لوله فولادی مهاربندی باد 30 درصد افزایش می یابد در حالی که سایر پارامترها ثابت هستند، ضریب اطمینان پایداری تنها 08/2 درصد افزایش می یابد. دلیل این امر می تواند بر اساس این واقعیت باشد که شعاع لوله فولادی بادبند اثر اندکی بر سختی برون صفحه ایی قوس دارد. 

به هر حال هنگامی که مهاربندی Ж شکل مرکزی حذف شده و دو مهاربند K شکل دیگر، در نزدیکی طاق به طور همزمان با مهاربندهای Ж شکل جایگزین می شوند، ضریب پایداری 27 درصد کاهش می یابد. این امر نشان می دهد که مهاربندی Ж شکل در تاج، نقش مهمی در افزایش سختی برون صفحه ایی ساختار قوسی-کابلی بازی می کند. همچنین مشاهده می شود که هنگامی که مهاربندی های K شکل به مهاربندی های Ж شکل تغییر می کنند، ضریب پایداری به 56/7 تا 2/22 درصد می رسد. این امر به این معناست که شکل بادبند به طور قابل توجهی می تواند سختی برون صفحه ایی ساختار قوسی-کابلی را افزایش دهد. بنابراین بهینه سازی شکل و محل بادبند می تواند پایداری پل قوسی-کابلی را افزایش دهد.

شکل 7 اثر زاویه تند یا باز θ پشت بند قوس اصلی را بر ضریب اطمینان نشان می دهد. باید توجه شود که ضریب اطمینان پایداری با افزایش زاویه تند یا باز وقتی که پشت بند قوس به سمت مرکز پل تمایل دارد، رشد می کند. به ویژه هنگامی که این زاویه از 0 تا 5/10 درجه افزایش می یابد، ضریب اطمینان پایداری 7/13 درصد افزایش می یابد. لازم به ذکر است که زاویه تند یا باز زیاد از حد نیز نمی تواند افزایش یابد زیرا پشت بندهای دو قوس ممکن است وقتی مقدار این زاویه به حد خاصی می رسد، به هم برسند. اثر قطر لوله قوس اصلی نیز در نظر گرفته شده و مشخص شده است که هنگامی که قطر لوله قوس اصلی از 34 به 40 میلی متر افزایش می یابد، در حالی که سایر ابعاد ثابت باشند، ضریب ایمنی پایداری تنها 4/2 درصد افزایش می یابد. صلبیت سختی برون صفحه ایی این پل، به سختی با افزایش قطر لوله قوس اصلی بهبود می یابد.

لازم است کابل ها هنگامی که قادر به نگهداری عرشه نیست اند، تعویض شوند. در اینجا اثر تعویض کابل را بر پایداری مورد بررسی قرار می دهیم. در مدل پل در نظر گرفته شده، هشت گروه کابل وجود دارد که به طور متقارن قوس را پشتیبانی می کنند. اولین گروه کابل ها نزدیک عرشه بوده و باقی دورتر از عرشه هستند. جدول 10 اثر هر گروه از کابل ها را بر ضریب ایمنی پایداری نشان می دهد.  با توجه به جدول مذکور، هنگامی که اولین گروه کابل ها حذف می شوند، ضریب ایمنی پایداری هیچ تغییری نکرده و هنگامی که هشتمین گروه گروه کابل ها حذف می شود، این ضریب 4/3 درصد کاهش می یابد. با این وجود هنگامی که تمامی کابل-ها حذف می شوند، ضریب اطمینان پایداری به طور قابل توجهی افت کرده و 28درصد کمتر از مقدار بدست آمده از مدل پل اولیه می شود. این امر بدین معناست که کابل ها می توانند سختی برون صفحه ایی پل قوسی-کابلی را بهبود بخشیده و هنگامی که یکی از کابل ها در حال تعویض است، هیچ اثر نامطلوبی وجود ندارد. 

علاوه بر این، مسئله پایداری با استفاده از مدل های غیرخطی معرفی شده در قسمت 4.2 مطالعه می شود. در این آنالیز تنها بار مرده پل در نظر گرفته شده و اثر پیش تنیدگی به عنوان بار اولیه که با مقیاس بزرگ نشده است، در نظر گرفته می شود. در جدول 11 ضرایب ایمنی پایداری بدست آمده به ترتیب با استفاده از مدل I، مدل II و مدل III ارائه شده است. مشاهده می شود که ضریب ایمنی پایداری در مقایسه با آنالیز کمانش خطی به طور چشم گیری تغییر می کند. ضریب ایمنی پایداری کاهشی از 8/10 درصد به 58/5 درصد متناظر با هندسه غیرخطی مدل و 7/37 درصد به 9/3 متناظر با مدل غیر خطی مصالح از خود نشان می دهد. اگر هندسه و مصالح غیر خطی به     طور هم زمان در نظر گرفته شود، ضریب ایمنی پایداری از 4/55 درصد به 79/2 درصد افت می-کند که همچنان بزرگ تر از 1 می باشد، (کوچکترین مقدار لازم در تقسیم بندی برای پل کابلی هنگامی که اثر غیرخطی هندسه و مصالح به طور هم زمان در نظر گرفته می شود). نتایج نشان می دهد که مدل پل قوسی-کابلی سختی برون صفحه ایی و پایداری خوبی دارد.

- نتیجه گیری

در این مقاله رفتار استاتیکی یک مدل پل قوسی-کابلی تحت بار مرده و بارهای زنده به صورت تحلیلی و آزمایشگاهی با جزئیات بررسی شده و نیز پایداری تحت بار مرده تحلیل شده است. نتایج آزمایشگاهی انطباق کیفی خوبی را با نتایج شبیه سازی شده نشان می دهند. برخی نتایج به شرح زیر خلاصه شده اند:

(1) در مقایسه با پل های قوسی خالص، پل قوسی-کابلی پایداری عرضی  و ظرفیت مکانیکی بهتری را در تحمل بارهای غیرعادی ناشی از نیروی بازگرداننده کابل ها نشان می دهند.

(2) هنگامی که بارگذاری نیمه دهانه بر پل قوسی-کابلی اعمال می شود، هیچ افزایش قابل توجهی در تغییرشکل، تنش و نیروی کششی پل قوسی-کابلی مشاهده نمی شود. این امر نشان دهنده این است که ساختار قوسی-کابلی مقاومت خوبی در برابر بارگذاری نیمه دهانه از خود نشان می دهد.

(3) هنگامی که بارگذاری مازاد (چهار برابر بیشتر از بارهای زنده) به مدل پل اعمال می شود، تنش ماکزیمم قوس اصلی بسیار کمتر از تنش مجاز و نیز بسیار کمتر از تنش تسلیم فولاد Q345 است. این امر نشان می دهد که پل قوسی-کابلی ظرفیت باربری بالایی دارد.

(4) بر اساس آنالیز کمانش خطی پل، پل قوسی-کابلی پایداری خوبی از خود نشان می دهد. بادبند اثر قابل توجهی بر کمانش برون صفحه ایی داشته و قوس دسته زنبیلی  (یا قوس تخت شده) می تواند منجر به افزایش سختی برون صفحه ایی پل شود، بدین معنا که باید در طراحی و توسعه پل های قوسی-کابلی به شکل قوس و بادبند توجه خاصی شود.

(5) هنگامی که هندسه و مصالح غیرخطی در نظر گرفته می شود، در مقایسه با شرایط کمانش خطی، ضریب ایمنی پایداری کاهش خواهد یافت. در شرایط در نظر گرفته شده در این مطالعه، ضریب ایمنی پایداری 79/2 است که بسیار بزرگ تر از 1 که معیار لازم در حالت هندسه و مصالح غیر خطی است، می باشد. همچنین نشان می دهد که پل قوسی-کابلی پایداری و سختی درون صفحه ایی بالایی دارد.

بر اساس نتایج ارائه شده در این مقاله، کابل ها اثر مهمی بر رفتار مکانیکی پا قوسی-کابلی دارند. نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی این مقاله می توانند به عنوان یک معیار خوب در توسعه بیشتر و کاربرد این دسته از پل های قوسی-کابلی در نظر گرفته شوند.

ترجمه و گردآوری: مریم موسوی


مشخصات

مشخصات

تهیه و ترجمه: مریم موسوی انتشارات: Elsevier سال انتشار: 2013 میلادی تعداد صفحات متن اصلی: 10 تعداد صفحات متن ترجمه: 7 تاریخ درج: ۱۳۹۴/۷/۵ منبع: دیتاسرا

خرید آنلاین فایل ترجمه

خرید آنلاین فایل ترجمه

عنوان: رفتار استاتیکی نوع جدیدی از پل قوسی کابلی حجم: 1.56 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 3500 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

دانلود فایل اصلی

دانلود فایل اصلی

عنوان: رفتار استاتیکی نوع جدیدی از پل قوسی کابلی

رمز فایل
رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

گسترش LNG در مقیاس کوچک با سرمایه گذاری بخش خصوصی (Expanding Small-Scale LNG with Private Sector Investment)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در حال حاضر با وجود منابع جدید در استرالیا و ایالات متحده شاهد وفور LNG جهت کاربردهای در مقیاس بزرگ هستیم. بازیکنان پیشرو بازار همچون شرکت های نفتی بین المللی و شرکت های نفتی دولتی، همراه با افزایش منابع، علاقه زیادی جهت تولید LNG برای کاربری های در مقیاس کوچک از خود نشان می‎دهند. عوامل اصلی رشد ... [ ادامه مطلب ]

تغذیه کشتی توسط مولد قرار گرفته در خشکی (Cold Ironing)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): تصمیمی‎که توسط اسطوره سینمای هالیوود "آرنولد شوارتزنگر" در سال 2006 بعنوان فرماندار ایالت کالیفرنیا گرفته شد، تأثیر چشمگیری بر تجارت شرکت وارتسیلا داشت. وی دستور داد تا به منظور کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای، سواحل ایالت کالیفرنیا به سیستم برق رسانی از خشکی به کشتی (Cold ironing) مجهز شوند. این تصمیم باعث ... [ ادامه مطلب ]

تولید برق از امواج دریا (Catching the Surge)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): در ماه سپتامبر وارتسیلا اعلام نمود که با شرکت AW-Energy جهت تولید برق از امواج دریا همکاری خواهد نمود. تکیه گاه یاتاقان های فلزی، یاتاقانهای کامپوزیتی، محفظه های آب بند لبه ای و کوپلینگ های هیدرولیک مورد استفاده در اولین WaveRoller مقیاس واقعی شرکت AW Energy، توسط وارتسیلا فراهم شده است. تجهیزات مورد استفاده در ... [ ادامه مطلب ]

برق رسانی به شبکه های ایزوله (Powering Isolated Grids)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): مجله in detail (شماره 2، 2017): این مطلب به مطالعه بر روی یک نیروگاه برق هیبریدی (مرکب) وارتسیلا (موتورهای احتراق داخلی و ذخیره کننده های انرژی) و ارزش افزوده ای که می‎تواند در اثر صرفه جویی اقتصادی و بالا بردن راندمان برای صاحبان و بهره برداران آن بهمراه داشته باشد می‎پردازد. نیروگاه هیبریدی مورد مطالعه مشتمل بر ... [ ادامه مطلب ]

آشنایی با قراردادهای عرضه LNG در مقیاس کوچک (Decoding Small-Scale LNG Supply Contracts)

 مجله in detail (شماره 2، 2017): همراه با آمدن یک سوخت جدید سؤالی به ذهن متبادر می‎شود: هزینه کردن برای آن تا چه حد منطقی است؟ مقیاس معاملات انجام شده بر روی نفت خام در سطح جهان به گونه ای است که به شفافیت قیمت آن در بازار می‎انجامد. از آنجا که معیارهای سنجش متعدد و تأمین کنندگان فراوانی در بازار وجود ... [ ادامه مطلب ]

توسعه روش طراحی و بهینه‌سازی پارامترهای عملکردی و هندسی بویلر بازیاب حرارتی با سه سطح فشار با بکارگیری تئوری ساختاری
فايل پيوست

چکیده طراحی بهینه و بهبود عملکرد مولدهای بخار بازیاب حرارتی تأثیر قابل توجهی بر بازدهی حرارتی نیروگاه های سیکل ترکیبی دارند. بنابراین، مولد بخار بازیاب حرارتی باید به گونه ای طراحی شود که میزان بازیابی حرارتی را بیشینه نموده و عملکرد کل نیروگاه را بهبود بخشد. در این مقاله، یک روش طراحی و بهینه سازی مولد بخار بازیاب حرارتی با سه ... [ ادامه مطلب ]

مطالعه تجربی متغیرهای فرا‌یند ریخته‌گری مدل فومی فداشونده با استفاده از روش تاگوچی
فايل پيوست

چکیده روش ریخته‌گری مدل فومی فدا شونده، یک روش نوین برای ریخته‌گری قطعات پیچیده می‌باشد که علاوه بر داشتن مزایای فنی و اقتصادی نسبت به روش سنتی دارای مزایای زیست محیطی نیز بوده و از این‌رو مورد توجه ویژه قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی اثر متغیرهای چگالی فوم، دمای ذوب‌ریزی و ویسکوزیته پوشان که از اثرگذارترین متغیرهای فرآیند ... [ ادامه مطلب ]

مقایسه تاثیر چیدمان مختلف تکنولوژی دنده‌های ٧ شکل در افزایش توربولانس جریان و انتقال حرارت در خنک کاری داخلی پره‌های توربین گاز
فايل پيوست

چکیده افزایش دمای گاز ورودی به توربین‌های گازی باعث افزایش قدرت و راندمان حرارتی آن‌ها خواهد شد. با توجه به محدودیت دمایی آلیاژهای مورد استفاده، به‌کارگیری روش-هایی جهت کاهش دمای اجزای توربین گاز به‌خصوص پره‌های توربین، امری ضروری خواهد بود. امروزه تکنولوژی دنده‌های V شکل نیز به علت انتقال حرارت مناسب، مورد توجه محققان و پژوهشگران خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین گاز ... [ ادامه مطلب ]

بهبود عملکرد تکنیک روانکاری کمینه در فرایند سنگزنی با استفاده از نانوسیال ترکیبی و ارتعاشات التراسونیک
فايل پيوست

چکیده تکنیک روانکاری کمینه در فرآیند سنگزنی دارای مزایای متعدد فنی و اقتصادی است. این تکنیک نه تنها عملکرد فرآیند سنگزنی شامل یکپارچگی سطح، نیروهای سنگزنی و سایشِ چرخ سنگ را بهبود می‌بخشد. بلکه به دلیل مصرفِ بسیار پایین سیال برشی، تکنیکی سازگار با محیط است. با وجود چنین مزایایی، این تکنیک به دلیل مصرف پایین سیال برشی، دارای مشکل جدی ... [ ادامه مطلب ]

بررسی اثر نصب بالچه متحرک در دیسک گذردهی هوای انتهای چتر فرود
فايل پيوست

چکیده در این پژوهش با اعمال تحریک اجباری در میدان سیال، اثرات استفاده از ابزارهای کنترلی جدید بر رفتار چتر فرود و میزان کارایی آن مورد مطالعه قرار می‌گیرد. مدل‌سازی انجام شده با نرم‌افزار تجاری فلوئنت شبیه‌سازی و تحلیل شده‌است. ابتدا هندسه‌ی کلی پیشنهاد می‌گردد. این شبیه‌سازی‌ها در مورد تأثیر این تحریک بر رفتار جریان، کارایی چتر، نقاط پرفشار چتر اطلاعات ... [ ادامه مطلب ]

فایل اکسل جامع طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله)
فايل پيوست

تک فایل اکسل طراحی دیوار حائل (با در نظر گرفتن نیروی زلزله) دیوار حائل یا سازه نگهبان بنایی است که به منظور تحمل بارهای جانبی ناشی از خاکریز پشت دیوار، سازه ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 7500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون تجهیزات افقی، قائم و پیت (Air Separation Units, Heat Exchangers, Drums, Pits...)
فايل پيوست

2 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات: Air Separation Units, Heat Exchangers, Horizontal & Vertical Drums, Pits پالایشگاه ها و مجتمعهای پتروشیمی مجموعه هایی متشکل از تجهیزات گوناگون صنعتی هستند؛ تجهیزاتی ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیون های تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil-Water Skid
فايل پيوست

3 فایل اکسل مجزا جهت طراحی فونداسیونهای تجهیزات دینامیک: Compressors & Pumps (reciprocating & centrifugal), Oil / Water Skid در ساخت یک مجتمع پتروشیمی تجهیزات متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان
 مشخصات کلی: 

گروه: اکسل طراحی

دستورالعمل جامع آشنایی با اصول طراحی سکوهای ثابت فلزی دریایی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 25000 تومان

دستورالعمل کاربردی و گام به گام طراحی سازه های باز بتنی (پایپ رک ها) و فونداسیون
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 15000 تومان

دستورالعمل طراحی سازه های فولادی به روش DIRECT ANALYSIS METHOD بر اساس آئین نامه AISC با استفاده از نرم افزارهای SAP و ETABS
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

دستورالعمل طراحی فونداسیون های تجهیزات ارتعاشی (چرخشی، رفت و برگشتی)ـفارسی
فايل پيوست

مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 12500 تومان

تقویت کننده ی شبه تفاضلی کلاس-AB برمبنای اینورتر CMOS برای کاربردهای HF
فايل پيوست

 Abstract This paper presents a CMOS inverter-based c1ass-AB pseudo differential amplifier for HF applications using new sim pIe rail-to-rail CMFB circuit. The proposed circuit em ploys two CMOS inverters and the ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 5000 تومان

روش جاروب رو به عقب، برای حل پخش بار در شبکه های توزیع
فايل پيوست

Abstract A methodology for the analysis of radial or weakly meshed distribution systems supplying voltage dependent loads is here developed. The solution process is iterative and, at each step, loads are ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 8000 تومان

بازسازی سه بعدی و تشخیص چهره با استفاده از ICA مبتنی بر هسته و شبکه های عصبی
فايل پيوست

Abstract Kernel-based nonlinear characteristic extraction and classification algorithms are popular new research directions in machine learning. In this paper, we propose an improved photometric stereo scheme based on improved kernel-independent component ... [ ادامه مطلب ]

پرداخت و دانلود قیمت: 9000 تومان

ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
ایمیل:
support.datasara[AT]gmail[دات]com

Copyright © 2018