تأثیر خرابی کابلهای متوالی بر ویژگیهای دینامیکی پلهای کابلی خودایستا
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1003-ISAV2025 (R2)
نویسندگان
1دانشگاه اراک، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران
2دانشگاه اراک
چکیده
کابلها نقش بسیار مهمی در ظرفیت باربری و رفتار پلهای کابلی خودایستا ایفا میکنند. این کابلها ممکن است به دلایل مختلفی از جمله نگهداری نامناسب در بلندمدت، خوردگی در اتصالات و یا بروز حوادث طبیعی و غیرطبیعی دچار آسیب شوند. ازاینرو پلهای کابلی خودایستا بهگونهای طراحی میشوند که حتی با حذف حداقل سه کابل، یکپارچگی سازه به خطر نیفتد و خرابی پیشرونده در پل رخ ندهد. در این مقاله، اثر خرابی متوالی کابلها و تأثیر آن بر ویژگیهای دینامیکی پلهای کابلی خودایستا موردبررسی قرار گرفته است. از جمله ویژگیهای مهم دینامیکی سازه، دوره تناوب طبیعی و شکلهای مودی آن است که بهعنوان شاخصهای کلیدی در تحلیل دینامیکی و شناخت رفتار لرزهای سازه در برابر زلزله و باد عمل میکنند. تغییر در این ویژگیها میتواند بیانگر تغییر در سختی مؤثر سیستم و در نتیجه تغییر در پاسخ سازه در برابر تحریکات دینامیکی باشد. در پژوهش حاضر، پس از مدلسازی عددی پل یادبود بیل امرسون با رویکرد عرشه کامل در محیط نرمافزاری اپنسیس و اعتبارسنجی آن بر اساس دوره تناوبی سازه در پنج مود اول، تحلیل مودال در حالتهای مختلف خرابی متوالی کابل انجام شد و مقادیر دوره تناوب و شکلهای مودی متناظر برای پنج مود اول پل استخراج گردید. نتایج بهدستآمده نشان میدهد که خرابی متوالی کابلها در اغلب مودها تغییرات محدودی در دوره تناوب ایجاد میکند و این تغییرات بهویژه در مودهای بالاتر چندان محسوس نیست. بااینحال، مود سوم نسبت به سایر مودها حساسیت بیشتری به خرابی کابلها نشان داده و تغییرات قابلتوجهتری را تجربه کرده است که نشاندهنده تأثیر خرابی کابلها بر سختی پیچشی عرشه و پایداری جانبی عرشه است. همچنین بررسی شکلهای مودی بیانگر آن است که راستای اصلی تغییر شکل پل در پنج مود نخست بهطور عمده در راستای طولی پایلونها بهعنوان عضو اصلی باربر در این پلها رخ میدهد و سهم اصلی تغییر شکلهای دینامیکی بر ظرفیت طولی پایلونها متمرکز است. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان داد که با حذف حداقل چهار کابل متوالی در پلهای کابلی خودایستا، ویژگیهای دینامیکی سازه نیز با کمترین تغییرات همراه است.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
Influence of Sequential Cable Loss on the Dynamic Characteristics of Cable-Stayed Bridges
Authors
Abstract
This research investigates how sequential cable failures affect the dynamic behavior of cable-stayed bridges. A detailed numerical model of the Bill Emerson Memorial Bridge was developed in OpenSees using a full-deck representation and validated on the basis of the natural periods corresponding to the first five modes. Modal analyses were conducted for multiple scenarios of consecutive cable removal, and the resulting natural periods and mode shapes were examined. The findings reveal that, for most modes, sequential cable loss causes only minor changes in the fundamental dynamic characteristics, with higher vibration modes displaying minimal sensitivity. The third mode shows the most significant variations, demonstrating the strong influence of cable loss on deck torsional stiffness and lateral stability. Mode-shape analysis indicates that deformation in the first five modes is predominantly governed by the longitudinal response of the pylons, which serve as the primary load-resisting components. Overall results confirm that even the removal of at least four consecutive cables leads to negligible changes in the bridge’s dynamic properties, suggesting a robust inherent resistance against progressive failure.
Keywords
Cable-stayed Bridges, Modal Analysis, cable loss, natural periods, dynamic properties