لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 21
عنوان:
معرفی پلهای کابل نشین (Cable supported Bridge) و بررسی چگونگی تحلیل استاتیکی و دینامیکی آنها و عوامل ناشناخته در تحلیل لرزه‌ای آنها
مهران فدوی1، دکتر مرتضی زاهدی2
1. کارشناس ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشجوی دکترای سازه و زلزله، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران
2. استاد راهنما، دانشگاه علم و صنعت
چکیده
یکی از فنی‌ترین انواع پلهای موجود، پلهای کابل‌نشین میباشد. تفاوت این دسته از پلها با سایر پلهای موجود در عنصر سازه‌ای، کابل آنها میباشد.
پلهای معمولی بدون کابل بوده و مصالح کابلی در آنها بکار نمی‌رود، ولی در پلهای کابل‌نشین عضو باربر اصلی، کابل بوده و به همین علت می‌توان سختی خمشی کمتری برای عرشه درنظر گرفت. علاوه بر کابلها که از نظر شکل، جنس و حالت ساخت به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند، معماری و چگونگی چیدن و مرتب کردن آنها نیز گوناگون بوده و از تنوع زیادی برخوردار است.
در این مقاله در آغاز به معرفی این پلها پرداخته و سپس نکات خاص موجود در تحلیل و طراحی آنها را بررسی خواهیم کرد. این پلها از نظر دینامیکی دارای ویژگی‌های منحصر به فرد می‌باشند و با توجه به نسبت عرض به طول پایین که کمتر از 1/0 میباشد، مشابه یک سازه صفحه‌ای ویژگی‌های خاص دینامیکی پلهای کابل‌نشین می‌تواند در رسته‌های نظیر اثر تکان‌های غیریکنواخت زمین لرزه بر پایه‌های پل رفتار غیرخطی کابل و اثر آن بر رفتار لرزه‌ای پل تاثیر میرایی در پاسخ و تاثیر دوره تناوب بالا بر پاسخ لرزه‌ای پل بررسی می‌شوند. امواج سونامی نیز برای این نوع پلها خطرناک بوده و بررسی اجمالی در این مقاله شده است.
Method of Static and Dynamics analysis of cable supported bridges and determining of unknown factors in earthquake analysis of them
Morteza Zahedi and Mehran Fadavi
Cable supported bridges are using from cable elements for load moving from deck to soil, that with respect to materials and state of cables generate different kinds of bridges. In this paper, first, these bridges are introduced and then particular details that there are in analysis and design is considered. These bridges have particular dynamic and earthquake behaviors that in this paper are introduce.
مقدمه
یکی از فنی‌ترین انواع پلهای موجود، پلهای کابل‌نشین می‌باشند، تفاوت این دسته از پلها با سایر پلهای موجود در عنصر سازه‌ای کابل آنها میباشد. پلهای معمول بدون کابل بوده و مصالح کابلی در آنها به کار نمی‌رود ولی در پلهای کابل‌نشین عضو باربر اصلی، کابل بوده و به همین علت می‌توان سختی خمشی کمتری برای عرضه در نظر گرفت. علاوه بر کابلها که از نظر شکل، جنس و حالت ساخت به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند، معماری و چگونگی چیدن و مرتب کردن آنها نیز گوناگون بوده و از تنوع زیادی برخوردار است. یک سیستم کابلی در واقع همان نحوه آرایش و یا چیدن کابلها برای فراهم کردن یک مسیر بهینه انتقال نیروهای قائم به برجها و پایه‌های پل میباشد که طراح پل با توجه به شرایط و بررسی‌های اقتصادی و سازه‌ای برمی‌گزیند، این مسیر انتقال نیرو در پلهای معلق به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم شده و نیروهای موجود در کابلهای آویز در نهایت توسط کابل اصلی به پایه‌ها منتقل می‌شوند ولی در پلهای ترکه‌ای سیستم کابلی، همگن و یکدست بوده و نیروها مستقیماً به پایه‌ها می‌رسند، در بخش‌های بعدی این نوشته به معرفی سیستم‌های کابلی و مصالح کابلی مربوطه پرداخته و مسائل خاص مربوط به تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی را بررسی خواهیم کرد.
معرفی انواع سیستم‌های کابلی این پلها
مزیت اصلی پلهای کابل‌نشین بر سایر پلها، بزرگ بودن دهانه اصلی این‌پل‌ها میباشد که تا دهانه‌های 1500 تا 2000 متر نیز می‌رسند، این مسئله، دقت در سیستم کابلی طرح برای انتقال بهینه بارها از عرشه به برجها را می‌طلبد که خودبخود می‌توان از این مطلب، اهمیت موضوع را درک نمود.
یک پل کابل‌نشین متشکل از اعضائی چون، کوله‌ها، پایه‌ها، عرشه، برجها و سیستم‌های کابلی میباشد که در این میان برجها اعضای نگهدارنده سیستم کابلی بوده و در شکل نهایی این سیستم تأثیر زیادی دارند، هرچند که عرشه نیز با توجه به بزرگی یا کوچکی عرض آن در نوع سیستم کابلی مؤثر است.
طرح شماتیک یک پل کابل‌نشین در نمایه (1) نشان داده شده است در اشکال (2) و (3) و (4) نیز انواع مختلف از این سیستم دیده می‌شود. نمایه (2) دو نوع سیستم متداول در پلهای معلق و نمایه (3) نیز سه نوع سیستم مرسوم مربوط به پلهای ترکه‌ای را نمایش می‌دهد. در نمایه (4) نیز ترکیبی از این دو سیستم را می‌توان دید.
همانطور که دیده می‌شود در دو سوی هر برج تعدادی از رشته‌های کابلی استفاده شده که در پلهای معلق این کابلها به دو دسته کابلهای آویز و کابل شل تقسیم می‌شوند. در پلهای ترکه‌ای انعطاف‌پذیری بیشتری برای آرایش کابلها وجود داشته و با توجه به چگونگی آرایش آنها، به سه دسته بادبزنی (Fan System)، موازی (Harp System) و ترکیبی از این دو دسته تقسیم می‌شوند. در صورتی که تعداد کابلهای پل زیاد باشد پررشته و در صورت کم بودن تعداد کابلهای آن، کم‌رشته نامیده می‌شود. این پلها از نظر تعداد دهانه‌ها نیز محدودیت نداشته و در برخی موارد در دهانه‌های متوالی ساخته می‌شوند که در این حالت، تأمین صلبیت کافی برای برج‌های پل یکی از ضروریات طرح میباشد.
سیستم‌های کابلی در عرض پل نیز به چهار دسته می‌توانند تقسیم شوند که در نمایه (5) نشان داده شده که این چهار دسته به ترتیب با دو ردیف کابل در عرض پل، یک ردیف کابل و چهار ردیف کابل در عرض عرشه است، البته اخیراً مهندسین طراح این پلها ترجیح می‌دهند که پلهای ترکه‌ای را با ردیف‌های مورب بسازند که مقاومت بیشتری در برابر پیچش دارند [2.3].
کابلها
کابلها همانطور که می دانیم غیرصلب می‌باشند که از جنس فولاد با درصد کربن بالا بوده و میزان کربن در آلیاژ فولاد آن تقریباً ( 5-4) برابر فولاد معمولی است که این افزایش کربن سبب نامناسب شدن آن برای جوشکاری می‌شود.
کابلهای مورد استفاده در پلهای کابل‌نشین دارای قطری بین 5 سانتیمتر تا 0/2 متر می‌باشند. لازم است یادآوری شود که هر کابل خود از رشته سیم‌هایی که بیش از 5 میلی‌متر قطر دارند ساخته شده و در واقع با بافتن این سیمها به اشکال مختلف در نهایت یک کابل تشکیل می‌شود که با توجه به چگونگی بافته شدن آن، در دسته‌های گوناگونی می‌توان آن را قرار داد. انواع مختلف کابلهای مورد استفاده در این پلها عبارتند از:
1. کابلهای با رشته‌های موازی (Parallel Strands)
2. کابلهای با رشته سیمهای موازی (Parallel Wires)
3. کابلهای کلاف‌بند (Locked Coil Cables)
و از دیگر انواع کابلها، کابلهای ساخته شده از میله‌های فولادی گرد میباشد که امروزه کاربرد بسیار کمی در این پلها دارند. شکل کلی کابلها و مشخصات سازه‌ای آنها از جدول شماره (5-2) می‌تواند استباط شود.
لازم است یادآوری شود که کابلهای شرح داده شده، کابلهای مورد استفاده در پلهای ترکه‌ای و کابلهای آویز پلهای معلق بوده و قطر آنها عموماً بین ( 20- 5) سانتیمتر میباشد ولی در پلهای معلق، کابلهای اصلی، دارای قطری در حدود 5/0 تا 5/1 متر بوده و متشکل از هزاران سیم ریز می‌باشند. نمونه‌ای از این کابلها در نمایه (6) نشان داده شده است. برای فشرده کردن این سیمها به یکدیگر با دستگاهی خاص آنها را دورپیچ می‌کنند، این دورپیچی با سیمهای نرم فولادی صورت می‌پذیرد و علاوه بر فشرده کردن سیمها، از خوردگی سیمها نیز جلوگیری می‌کند، البته برای ساخت این کابلها روش دیگری نیز استفاده می‌شود در این روش برخلاف روش قبل، کابل اصلی متشکل از مجموعه‌ای از دسته سیمها میباشد که به صورت آماده، کار گذاشته شده و به هم چفت می‌شوند [1.2].
مقاله در مورد پلهای کابل‌نشین 18 ص