عنوان پایان‌نامه
کنترل غیرفعال ارتعاش پل تله زنگ تحت اثر عبور قطار
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1764;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57002
- تاریخ دفاع
- ۱۳ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- احمد جاسمی زرگانی
- استاد راهنما
- سید امیر کیوان قربانی تنها
- چکیده
- در گذشته از مصالح سنگی و بتنی برای ساخت پل‌ها استفاده می‌شد و به دلیل بالا بودن وزن این‌گونه پل‌ها، عبور وسیله نقلیه ارتعاش چندانی در پل ایجاد نمی‌کرد. با تولید صنعتی مصالحی سبک، پرمقاومت و کار پذیر مانند فولاد، استفاده از این مصالح جدید رایج شد. با استفاده از این مصالح می‌توان پل‌ها را با سرعتی بالاتر و نیز در مناطق با دسترسی سخت اجرا کرد. حجم مصالح استفاده شده در پل‌های فلزی بسیار کمتر از پل‌های سنگی و بتنی است. استفاده از حجم مصالح کمتر باعث سبک شدن این‌گونه پل‌ها شده است. پل‌های فلزی مقاومتی بالا دارند و می‌توانند تنش‌های بالایی را تحمل کنند، اما به دلیل سبک بودن این‌گونه پل‌ها، ارتعاش‌های زیادی در آن‌ها ایجاد می‌شود. برای کاهش ارتعاش روش‌های متفاوتی ارائه شده است. استفاده از میراگر جرمی را می‌توان یکی از قدیمی‌ترین روش‌های کاهش ارتعاش دانست. این روش در کاهش ارتعاش سازه‌های متفاوتی مورد بررسی قرار گرفته است، و محققین بسیاری عملکرد میراگر جرمی را مطلوب گزارش داده‌اند. در این پایان‌نامه از میراگر جرمی به عنوان وسیله کنترل ارتعاش استفاده شد. در مطالعه حاضر به طور خاص مشکل ارتعاشی پل فلزی تله زنگ مورد مطالعه قرار گرفته است. این پل در ایستگاه تله زنگ، میان اندیمشک و دورود قرار دارد. پل سنگی تله زنگ در سال 1365 مورد حمله هوایی دشمن قرار گرفت و به دلیل شرایط خاص آن زمان، با ساخت پل فلزی در کمتر از یک سال مسیر بازگشایی شد. در ساخت پل از 6 تیر ورق مستقیم استفاده شد اما مسیر در محل پل دارای قوس S شکل است. قوسی شکل بودن مسیر و مستقیم بودن پل باعث خروج از محوریت پل و خط راه‌آهن شده است. در هنگام عبور قطار به دلیل خروج از محوریت مسیر، پیچشی در پل ایجاد می‌شود که این پیچش باعث ایجاد شدن شتاب‌های نامطلوب قائم و جانبی شده است. به دلیل این مساله سرعت قطار به کمتر از 20 کیلو‌متر بر ساعت محدود شده است. در این تحقیق سعی شده با استفاده از میراگرهای جرمی، شتاب‌های نامطلوب پل کاهش داده شوند. با در دست داشتن نقشه‌های اجرایی پل و مطالعات انجام شده، مدل سه بعدی پل با استفاده از نرم‌افزار تخصصی CSI Bridge V15.2 ساخته شد. بعد از ساخت مدل سعی شد مدل با آزمایشات استاتیکی انجام شده بر روی پل به‌هنگام شود. با توجه به ثابت بودن مشخصات مصالح و هندسه اعضای به‌کار رفته در ساخت پل، تنها سختی الاستومرها در جهات اصلی به عنوان متغیر در نظر گرفته شد. بعد از به‌هنگام شدن مدل استاتیکی، به‌هنگام کردن مدل با آزمایش‌های دینامیکی انجام شد. در این مرحله نمودارهای تاریخچه زمانی تغییر مکان الاستومرها، به دست آمده از آزمایش‌های میدانی و مدل با یکدیگر مقایسه شدند. با توجه به نتایج آزمایش‌های میدانی و مدل ساخته‌شده نتیجه گرفته شد که سختی جانبی پل بسیار کم است و این مساله باعث تغییرمکان‌های بیش از حد جانبی می‌شود. تغییرمکان‌های جانبی پل در اثر پیچش پل و نیروی گریز از مرکز قطار ایجاد می‌شود که به دلیل وابسته بودن نیروی گریز از مرکز به سرعت قطار با افزایش سرعت قطار تغییرمکان جانبی نیز به صورت غیرخطی افزایش می‌یابد. در ادامه میراگر جرمی تنظیم شونده به مدل نرم‌افزاری اضافه شد و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. در این قسمت تحلیل‌های متعددی برای به دست آوردن پارامترهای بهینه میراگر جرمی انجام شد. نتایج به دست آمده نشان دادند که با استفاده از میراگر جرمی مناسب می‌توان ارتعاشات دینامیکی پل را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
- Abstract
- Talezang Railway Bridge is one of the most famous historical stone arch bridges in Iran. This bridge was constructed in 1935 and opened to traffic in 1938. This bridge is located in Lorestan Railway route, between Dorood and Andimeshk. The bridge is near Talezang station, and it is constructed across a deep valley. The bridge follows an S shaped curve and is located between two tunnels. The bridge has 9 spans of 10 m and one main span with 72 m length. This bridge had a significant role in the victory of the Allies in World War II, and also in Holy Defence of Iran against Iraq. In Iran-Iraq war, the bridge was repeatedly attacked but it was not damaged significantly, except in 1986, when an air attack caused demolition of the main span of the bridge and the railway route, therefore the south west route was disconnected. Due to the importunacy of reopening of the supply route, a new steel deck was designed and implemented in 1987. The length of the steel deck is 72 m and consists of six 2.5 m depth steel girders connected by cross braces and chords. At each abutment, the deck rests on six non-seismic elastomeric pads. The steel bridge had excessive vibrations under train loads and it was due to a number of reasons. The steel deck is straight in a plan, but the railway is curved and this causes eccentricity which can be mentioned as one of the reasons. Therefore, the speed of train was limited to 6 km/hr to reduce the vibration. After the war, the bridge retrofitted in two stages. In the first stage, the bridge post-tensioned with 15 cables to reduce negative stresses. In the second stage, four inclined columns added to the bridge. These columns divided the bridge into 3 spans with the length of 15; 42 and 15 m, respectively. The problem was partially solved with these retrofitting, and they could increase the speed of trains to 20 km/hr. Field tests on the bridge showed that the acceleration of the middle part of the bridge reaches close to 1g, which causes unfavorable vibration. This study addresses the effectiveness of Tuned Mass Damper (TMD) in reducing train-induced vibrations of Talezang Railway Bridge. A three dimensional finite-element model of the bridge is developed and dynamic time history analyses under train load in both as-built and passively controlled with TMD are conducted. The sensitivity analyses are performed to demonstrate the effects of damper parameters on structural response. The results show that considerable reduction in acceleration response of the bridge can be achieved by employing proper TMD.
