زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی رفتار دینامیکی پل ها تحت اثر بار متحرک

نویسندگان
چکیده
افزایش روزافزون سرعت و جرم قطارها و وسایط نقلیه از یک سو و تمایل به ساخت سازه­های سبکتر و در نتیجه افزایش انعطافپذیری سازهها از سوی دیگر باعث می­شود تا خطاهای ناشی از بهکار­گیری مدل نیروی متحرک در طراحی سازه­های پل، غیر‌قابل چشم‌پوشی باشد. در مقالۀ حاضر، رفتار دینامیکی پل­ها تحت اثر بار متحرک بررسی شده است. پل به‌صورت تیر اولر-برنولی دو سر مفصل مدل شده است از آن‌جا که در مدل کردن بار متحرک با استفاده از مدل نیروی متحرک از اینرسی جسم متحرک صرف نظر می­گردد، از این رو، این نوع مدل‌سازی در محدودۀ بسیار کوچکی از پارامتر­های مؤثر (سرعت، جرم) دارای اعتبار است. با لحاظ کردن نیروهای اندرکنشی بین بار متحرک و سازه تکیه‌گاهی، مدل جرم متحرک برای تعیین معادلات دینامیکی حاکم استفاده می‌شود. نتایج مدل‌سازی در این بررسی نشان می‌دهد تغییر مکان دینامیکی وسط دهانۀ تیر در مدل جرم متحرک با افزایش جرم و سرعت وسیلۀ نقلیه، نسبت به مدل نیروی متحرک اختلاف چشم‌گیری پیدا می‌کند. به‌طور مثال برای نسبت جرمی (جرم متحرک به جرم کل تیر) برابر 15/0 و سرعت وسیله نقلیه برابر 8/0 سرعت مبنا (که به‌صورت طول تیر تقسیم بر پریود اول تیر تعریف می­شود)، اختلاف تغییر مکان دینامیکی حداکثر وسط دهانۀ تیر در دو مدل حدود 11 درصد است.
کلیدواژه‌ها

1. Olsson M., "On the fundamental moving load problem", Journal of Sound and Vibration, Vol. 145 (1991) 299-307.
2. Yang Y.B., Yau J.D., Wu Y.S., "Vehicle-Bridge Interaction Dynamics", World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd (2004).
3. Frýba L., Yau J.D., "Suspended bridges subjected to moving load and support motions due to earthquake", Journal of Sound and Vibration, Vol. 319, No. 1-2 (2009) 218-227.
4. Zarfam R., Khaloo A.R., Nikkhoo A., "On the response spectrum of Euler-Bernoulli beam with a moving mass and horizontal support excitation ", Journal of Mechanics Research Communication, Vol. 47 (2012) 77-83.
5. Frýba L., "Impacts of two-axle system traversing a beam", International Journal of Solids and Structures, Vol. 2 (1968) 1107-1123.
6. Lee U., "Separation Between the flexible structures and the moving mass sliding on it", Journal of Sound and Vibration, Vol. 209, No. 5 (1998) 867-877.
7. Vaseghi Amiri, J., Nikkhoo A., Davoodi M.R., Ebrahimzadeh Hassanabadi M., "Vibration analysis of a Mindlin elastic plate under a moving mass excitation by eigenfunction expansion method", Thin-Walled Structures, Vol. 62 (2013) 53-64.
8. Nikkhoo A., Farazandeh A., Ebrahimzadeh Hassanabadi M., "On the computation of moving mass/beam interaction utilizing a semi-analytical method", Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, DOI: 10.1007/s40430-014-0277-1 (2014).
9. Nikkhoo A., Ebrahimzadeh Hassanabadi M., Eftekhar Azam S., Vaseghi Amiri J., "Vibration of a thin rectangular plate subjected to series of moving inertial loads", Mechanics Research Communications, Vol. 55 (2014) 105-113.
10. Yavari A., Nouri M., Mofid M., "Discrete element analysis of dynamic response of Timoshenko beams under moving mass", Journal of Advances in Engineering Software, Vol. 33 (2002) 143-153.
11. Nikkhoo A., Farazandeh A., Ebrahimzadeh Hassanabadi M., Mariani S., "Simplified modeling of beam vibrations induced by a moving mass by regression analysis", Acta Mechanica, Vol. 226, No. 7 (2015) 2147-2157.
12. Pesterev A.V., Bergman L.A., "Response of elastic continuum carrying moving linear oscillator", ASCE Journal of Engineering Mechanics, Vol. 123 (1997) 878-884.
13. Muscolino G., Palmeri A., Sofi A., "Absolute versus relative formulations of the moving oscillator", International Journal of Solids and Structures, Vol. 46 (2009) 1085-1094.
14. Humar J.L., Kashif A.F., "Dynamic response analysis of slab-type bridges", Journal of Structural Engineering, Vol. 121 (1995) 48-62.
15. Yang B., Tan C.A., Bergman L.A., "Direct numerical procedure for solution of moving oscillator problem", ASCE Journal of Engineering Mechanics, Vol. 126 (2000) 462-469.
16. Marchesiello S., Fasana A., Garibaldi L., Piombo B.A.D., "Dynamics of multi-span continuous straight bridges subject to multi-degrees of freedom moving vehicle excitation", Journal of Sound and Vibration, Vol. 224 (1999) 541-561.
17. Cheung Y.K., Au F.T.K., Zheng D.Y., Cheng Y.S., "Vibration of multi-span non-uniform bridges under moving vehicles and trains using modified beam vibration functions", Journal of Sound and Vibration, Vol. 228 (1999) 611-628.