فایل بررسی سلامت سنجی سازه‌ای پلهای راه آهن

توضیحات

فایل بررسی سلامت سنجی سازه‌ای پلهای راه آهن
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
چكيده
امروزه با توسعه روزافزون صنعت حمل ‌و نقل ریلی در جهان و همچنین کشور ما، راه‌اندازی قطار سریع‌السیر روزبه‌روز اهمیت بیشتری پیدا می­کند. به همین دلیل برنامه‌ریزی و سیاست­های حمل ‌و نقل در جهت آماده­سازی بستری مناسب برای مهیا نمودن خطوط ریلی موجود در راستای نیل به این هدف می­باشد. به این ترتیب باید وضعیت کنونی خطوط ریلی به دقت مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرد تا نقاط ضعف آن شناسایی گردد. از جمله سازه­های مهم و استراتژیک در خطوط ریلی، پل­ها می­باشند. پل­ها چه از منظر تکنولوژی ساخت و چه از منظر هزینه­های اجرایی، در جایگاه ویژه­ای از اهمیت قرار می­گیرند. به همین دلیل سلامت سنجی و مقاوم‌سازی پل­های راه آهن از مهم‌ترین برنامه­ها برای مهیا نمودن شبکه خطوط ریلی ایمن در بهره‌برداری از قطارهای سریع‌السیر می­باشد.
هدف از این مطالعه ارائه دستورالعملی برای تعیین حداکثر سرعت مجاز قطارهای سریع­السیر برای عبور از پل­های راه آهن موجود می­باشد. با توجه به عدم وجود آیین نامه و دستورالعملی مناسب به این منظور برای پل­های راه آهن، و همچنین نیاز روزافزون کشور به توسعه و راه‌اندازی قطارهای سریع‌السیر، نیاز به داشتن چنین دستورالعملی احساس می­شود. مطالعه حاضر دستورالعملی صریح و کاربردی به این منظور ارائه کرده که به طور کامل در فصل 4 توضیح داده شده است.
بر اساس نتایج به دست آمده می­توان گفت بسیاری از پل­های راه آهن که زمان ساخت آن‌ها به 50 تا 70 سال پیش برمی­گردد، تحت عبور قطارهای سریع­السیر مقاومت کافی را از خود نشان می­دهند. در این مطالعه عامل محدودکننده سرعت قطار عبوری، در مثال مورد بررسی، حداکثر شتاب وسط دهانه پل شناسایی شد. در این حالت اگرچه شتاب بیش از حد مجاز می­شود و سازه دیگر کفایت خدمت دهی ندارد، اما پل همچنان بدون آسیب‌دیدگی باقی می‌ماند. در این حالت با استفاده از تمهیداتی مناسب می­توان از طریق کنترل شتاب قائم وسط دهانه پل، سرعت حدی مجاز قطارها را افزایش داد.
کلمات کلیدی: سلامت سنجی سازه­ای، مدل اجزا محدود، تحلیل دینامیکی خطی، قطار سریع السیر، پل خرپایی فولادی
فهرست مقالات مستخرج
عسکری ا،. کیهانی، ع،. کریم­پور، ب،.(1392)،' بررسی تأثیر سرعت‌های بالای قطار در رفتار سازه­ای پل خرپایی راه آهن باقرآباد ورامین'، هفتمین کنگره ملی مهندسی عمران، زاهدان، ایران
عسکری ا،. کیهانی، ع،. (1393)، 'مروری بر آیین نامه اروپا به منظور طراحی و کنترل پل­های راه آهن تحت عبور قطار سریع­السیر'، اولین همایش ملی راه آهن سریع­السیر در ایران، تهران
عسکری ا،. صاحب زمانی، پ،. (1393)، ' تحلیل دینامیکی پل راه آهن به منظور بررسی محدودیت سرعت قطار عبوری (مطالعه موردی پل خرپایی راه آهن واقع در ورامین)'، اولین همایش ملی راه آهن سریع­السیر در ایران، ایران، تهران
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه. 1
1-1- مقدمه. 2
1-2- لزوم انجام تحقیق.. 3
1-3- نوآوری و اهداف تحقیق.. 3
1-4- فرضیات تحقیق.. 4
1-5- ساختار فصول تحقیق.. 4
فصل دوم: مروري بر کارهاي انجام شده قبلي. 7
2-1- سلامت سنجی سازه‌ای.. 8
2-2- کدها و آیین نامه‌های طراحی و بارگذاری پل راه آهن.. 11
2-2-1- آیین نامه‌ایران.. 11
2-2-2- آیین نامه اروپا.. 12
2-3- انواع بارگذاری برای تحلیل دینامیکی پل.. 13
2-4- تاریخچه مطالعات دینامیکی پلهای راه آهن.. 14
2-5- مدلسازی وسیله نقلیه.. 18
2-6- مدل تحلیلی پل.. 22
2-7- پل راه آهن و وسیله نقلیه.. 24
2-8- مطالعات میدانی.. 25
2-9- تحلیل پل خرپایی پل پس از شکست یک عضو.. 26
فصل سوم: مفاهیم و تئوریهای مورد کاربرد. 29
3-1- تحلیل دینامیکی.. 30
3-1-1- مفاهیم مهم در تحلیل دینامیکی. 30
3-1-2- روشهای مختلف تحلیل دینامیکی [54] 38
3-1-2-1- تحلیل دینامیکی خطی.. 38
3-1-2-2- تحلیل دینامیکی غیرخطی.. 39
3-1-3- تحلیل دینامیکی پل‌های راه آهن.. 40
3-2- آئین نامه‌ایران. 44
3-2-1- نشریه 395: دستورالعمل طراحی پل‌های فولادی [8] 44
3-2-2- نشریه 139: آئین نامه بارگذاری پلها [7] 51
3-3- آئین نامه اروپا [9] 54
3-3-1- بار قطار.. 54
3-3-3- تحلیل دینامیکی.. 60
3-3-4- پارامترهای دینامیکی پل.. 63
3-4- معیارهای ایمنی ترافیک.. 64
3-4-1- شتاب قائم عرشه.. 64
3-4-2- تغییر شکل قائم عرشه.. 64
3-4-3- معیار راحتی مسافر.. 64
3-5- انتخاب نرم‌افزار.. 65
3-6- مروری بر نرم افزار ABAQUS. 69
3-6-1- معرفی محصولات ABAQUS. 69
3-6-2- انواع تحلیل در ABAQUS. 70
3-6-3- معرفی انواع المان‌های مورد استفاده در ABAQUS. 70
فصل چهارم : دستورالعمل پیشنهادی و بررسی یک مثال. 77
4-1- دستورالعمل پیشنهادی.. 78
4-2- تعیین سرعت حد یک پل واقعی با استفاده از دستورالعمل پیشنهادی : 89
فصل پنجم : نتیجه گیری. 109
5-1- مقدمه.. 110
5-2- نتیجهگیری. 110
5-3- پیشنهادات برای تحقیقات آتی در این زمینه.. 113
پیوست 1 : ابعاد و مشخصات مقاطع پل خرپایی مورد بررسی.. 115
منابع. 127
فهرست اشکال
شکل (2-1) مدل بار متحرک.. 19
شکل (2-2) مدل جرم متحرک.. 20
شکل (2-3) جرم فنر بندی شده متحرک.. 21
شکل (2-4) وسیله نقلیه ریلی به صورت سری.. 25
شکل (3-1) حداکثر پاسخ دینامیکی در برابر ضریب میرایی [17] 32
شکل (3-2) تیر ساده تحت بارهای متمرکز با فاصله یکنواخت [55] 34
شکل (3-3) الگوی بار قطار با دو محور باربر [55] 36
شکل (3-4) سختی دینامیکی B نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولادی [12] 42
شکل (3-5) اولین فرکانس طبیعی نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولادی 43
شکل (3-6) مهار بندی خر پاها [8] 45
شکل (3-7) بارگذاری استاندارد [7] 52
شکل (3-8) الگوی بار و مقادیر مربوط به آن برای بارهای قائم [9] 54
شکل (3-9) الگوی بار و [9] 55
شکل (3-10) خروج از مرکزیت بارهای قائم [9] 56
شکل (3-11) فلوچارت تعیین نوع تحلیل (دینامیکی یا استاتیکی) [9] 58
شکل (3-12) محدوده فرکانس طبیعی پل بر اساس طول دهانه [9] 59
شکل (3-13) الگوی بار HSLM-A [9] 60
شکل (3-14) الگوی بار HSLM-B [9] 61
شکل (3-15) الگوی بار HSLM-B [9] 62
شکل (4-1) یک بوژی ساخته شده توسط شرکت زیمنس.. 80
شکل (4-2) آرایش واگن قطارهای پردیس[58] 80
شکل (4-3) ترکیب چندگانه واگن‌های پردیس[58] 81
شکل (4-4) مدل بار متحرک[55] 84
شکل (4-5) مدل جرم متحرک[55] 84
شکل (4-6) مدل جرم- فنر- دمپر متحرک[55] 84
شکل (4-7) مدل سیستم قطار a) مدل عمومی قطار، b) مدل جرم-فنر-دمپر[55] 85
شکل (4-8) طول دهانه پل، طول قطار و سرعت عبوری [55] 86
شکل (4-9) نمایی از پل مورد بررسی.. 91
شکل (4-10) نمایی از پل مورد بررسی.. 92
شکل (4-11) نمایی از تکیه‌گاه غلتکی پل.. 92
شکل (4-12) نمایی از تکیه‌گاه مفصلی پل.. 93
شکل (4-13) مقاطع اعضای پل خرپایی و ابعاد آن برحسبcm.. 94
شکل (4-14) نمای جانبی خرپا بر حسب m.. 95
شکل (4-15) نمای فوقانی خرپا بر حسب m.. 95
شکل (4-16) نمای تحتانی خرپا بر حسب m.. 95
شکل (4-17) نمای فوقانی خرپای زیر ریل بر حسب m.. 95
شکل (4-18) : قطار پردیس با 6 واگن.. 96
شکل (4-19) نمایی از پل مدل شده در نرم افزار Abaqus. 97
شکل (4-20) شکل مود اول ارتعاش طبیعی پل.. 98
شکل (4-21) اولین فرکانس طبیعی f1 نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولاد. 99
شکل (4-22) سرعت قطار در برابر حداکثر خیز وسط دهانه.. 100
شکل (4-23) موقعیت اعضای بحرانی در قاب اصلی خرپا.. 101
شکل (4-42) حداکثر تنش اعضای خرپا در برابر سرعت قطار.. 102
شکل (4-52) سرعت قطار در برابر حداکثر شتاب قائم وسط دهانه پل 103
شکل (4-26) نمای جانبی خرپای سالم.. 104
شکل (4-27) نمای جانبی خرپای با عضو بحرانی 1. 105
شکل (4-28) نمای جانبی خرپای با عضو بحرانی 2. 106
شکل (پ1-1) ابعاد خرپا.. 116
شکل (پ1-2) ابعاد خرپا.. 116
شکل (پ1-3) ابعاد خرپا.. 116
شکل (پ1-4) ابعاد خرپا.. 116
شکل (پ1-5) ابعاد مقاطع.. 117
شکل (پ1-6) ستون‌های غیر منشوری در پل.. 118
شکل شماره (پ1-7) مقطع ستون­ها.. 119
شکل شماره (پ1-8) پارامترهای سطح مقطع.. 120
شکل (پ1-9) نقشه آرماتورگذاری فونداسیون پل ورامین.. 125
فهرست جداول
جدول (3-1) سرعت‌های تشدید برای تیر ساده با طول دهانه‌های مختلف56] [ 35
جدول (3- 2) سختی دینامیکی B طبق معادله (3-11) و رگرسیون خطی 42
جدول (3-3) اولین فرکانس طبیعی پل‌های راه آهن، رگرسیون توانی 43
جدول (3-4) ضریب در رابطه اندرکنشی [8] 50
جدول (3-5) ضرایب اصلاح [7] 53
جدول (3-6) مقادیر مشخصه برای الگوهای بارگذاری و [9] 55
جدول (3-7) HSLM-A [9] 61
جدول (3-8) کاربرد HSLM-A و HSLM-B [9] 62
جدول (3-9) درصد میرایی سازه [9] 63
جدول (3-10) سطوح راحتی مسافر و حدود شتاب قائم [6] 65
جدول (4-1) مشخصات مصالح.. 79
جدول (4-2) : اطلاعات کامل ابعاد ترنست پردیس بر حسب mm [58] 81
جدول (4-3) محاسبات وزن هر چرخ بر حسب ton [58] 82
جدول (4-4) اطلاعات سیستم تعلیق بوژی زیمنس [58] 82
جدول (4-5) سرعت‌های پیشنهادی برای قطارهای سریعالسیر در تحلیل 87
جدول (4-6) زمان لازم برای عبور و تحلیل.. 98
جدول (4-7) مقادیر مجاز پارامترهای کنترل صلاحیت باربری پل.. 100
جدول (4-8) سرعت قطار در برابر حداکثر خیز وسط دهانه.. 100
جدول (4-9) نیروی داخلی اعضای بحرانی در هر سرعت.. 101
جدول (4-11) سرعت قطار در برابر حداکثر شتاب قائم وسط دهانه پل 103
جدول (4-12) مقادیر نیروهای داخلی موجود در عضو بحرانی 1. 105
جدول (4-13) مقادیر نیروهای موجود در عضو بحرانی 2. 107
جدول (4-14) تنش حداکثر عضو بحرانی پل با حذف عضو بحرانی مرحله قبل 107
جدول (پ1-1) سطح مقطع المان منشوری معادل.. 122
جدول (پ1-2) سختی پیچشی ستون منشوری معادل.. 124