خرید ودانلود فایل تحقیق معرفي پلهاي كابل نشين (Cable supported Bridge) و بررسي چگونگي تحليل استاتيكي و ديناميكي آنها و عوامل ناشناخته در تحليل لرزهاي آنها

این فایل در ۲۰صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل مواردز یر است:

يكي از فنيترين انواع پلهاي موجود، پلهاي كابلنشين ميباشند، تفاوت اين دسته از پلها با ساير پلهاي موجود در عنصر سازهاي كابل آنها ميباشد. پلهاي معمول بدون كابل بوده و مصالح كابلي در آنها به كار نميرود ولي در پلهاي كابلنشين عضو باربر اصلي، كابل بوده و به همين علت ميتوان سختي خمشي كمتري براي عرضه در نظر گرفت. علاوه بر كابلها كه از نظر شكل، جنس و حالت ساخت به دستههاي گوناگوني تقسيم ميشوند، معماري و چگونگي چيدن و مرتب كردن آنها نيز گوناگون بوده و از تنوع زيادي برخوردار است. يك سيستم كابلي در واقع همان نحوه آرايش و يا چيدن كابلها براي فراهم كردن يك مسير بهينه انتقال نيروهاي قائم به برجها و پايههاي پل ميباشد كه طراح پل با توجه به شرايط و بررسيهاي اقتصادي و سازهاي برميگزيند، اين مسير انتقال نيرو در پلهاي معلق به دو دسته اصلي و فرعي تقسيم شده و نيروهاي موجود در كابلهاي آويز در نهايت توسط كابل اصلي به پايهها منتقل ميشوند ولي در پلهاي تركهاي سيستم كابلي، همگن و يكدست بوده و نيروها مستقيماً به پايهها ميرسند، در بخشهاي بعدي اين نوشته به معرفي سيستمهاي كابلي و مصالح كابلي مربوطه پرداخته و مسائل خاص مربوط به تحليلهاي استاتيكي و ديناميكي را بررسي خواهيم كرد.

معرفي انواع سيستمهاي كابلي اين پلها

مزيت اصلي پلهاي كابلنشين بر ساير پلها، بزرگ بودن دهانه اصلي اينپلها ميباشد كه تا دهانههاي ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ متر نيز ميرسند، اين مسئله، دقت در سيستم كابلي طرح براي انتقال بهينه بارها از عرشه به برجها را ميطلبد كه خودبخود ميتوان از اين مطلب، اهميت موضوع را درك نمود.

يك پل كابلنشين متشكل از اعضائي چون، كولهها، پايهها، عرشه، برجها و سيستمهاي كابلي ميباشد كه در اين ميان برجها اعضاي نگهدارنده سيستم كابلي بوده و در شكل نهايي اين سيستم تأثير زيادي دارند، هرچند كه عرشه نيز با توجه به بزرگي يا كوچكي عرض آن در نوع سيستم كابلي مؤثر است.

طرح شماتيك يك پل كابلنشين در نمايه (۱) نشان داده شده است در اشكال (۲) و (۳) و (۴) نيز انواع مختلف از اين سيستم ديده ميشود. نمايه (۲) دو نوع سيستم متداول در پلهاي معلق و نمايه (۳) نيز سه نوع سيستم مرسوم مربوط به پلهاي تركهاي را نمايش ميدهد. در نمايه (۴) نيز تركيبي از اين دو سيستم را ميتوان ديد.

همانطور كه ديده ميشود در دو سوي هر برج تعدادي از رشتههاي كابلي استفاده شده كه در پلهاي معلق اين كابلها به دو دسته كابلهاي آويز و كابل شل تقسيم ميشوند. در پلهاي تركهاي انعطافپذيري بيشتري براي آرايش كابلها وجود داشته و با توجه به چگونگي آرايش آنها، به سه دسته بادبزني (Fan System)، موازي (Harp System) و تركيبي از اين دو دسته تقسيم ميشوند. در صورتي كه تعداد كابلهاي پل زياد باشد پررشته و در صورت كم بودن تعداد كابلهاي آن، كمرشته ناميده ميشود. اين پلها از نظر تعداد دهانهها نيز محدوديت نداشته و در برخي موارد در دهانههاي متوالي ساخته ميشوند كه در اين حالت، تأمين صلبيت كافي براي برجهاي پل يكي از ضروريات طرح ميباشد.

سيستمهاي كابلي در عرض پل نيز به چهار دسته ميتوانند تقسيم شوند كه در نمايه (۵) نشان داده شده كه اين چهار دسته به ترتيب با دو رديف كابل در عرض پل، يك رديف كابل و چهار رديف كابل در عرض عرشه است، البته اخيراً مهندسين طراح اين پلها ترجيح ميدهند كه پلهاي تركهاي را با رديفهاي مورب بسازند كه مقاومت بيشتري در برابر پيچش دارند [۲٫۳].

كابلها

كابلها همانطور كه مي دانيم غيرصلب ميباشند كه از جنس فولاد با درصد كربن بالا بوده و ميزان كربن در آلياژ فولاد آن تقريباً ( ۵-۴) برابر فولاد معمولي است كه اين افزايش كربن سبب نامناسب شدن آن براي جوشكاري ميشود.

كابلهاي مورد استفاده در پلهاي كابلنشين داراي قطري بين ۵ سانتيمتر تا ۰/۲ متر ميباشند. لازم است يادآوري شود كه هر كابل خود از رشته سيمهايي كه بيش از ۵ ميليمتر قطر دارند ساخته شده و در واقع با بافتن اين سيمها به اشكال مختلف در نهايت يك كابل تشكيل ميشود كه با توجه به چگونگي بافته شدن آن، در دستههاي گوناگوني ميتوان آن را قرار داد. انواع مختلف كابلهاي مورد استفاده در اين پلها عبارتند از:

۱٫ كابلهاي با رشتههاي موازي (Parallel Strands)

۲٫ كابلهاي با رشته سيمهاي موازي (Parallel Wires)

۳٫ كابلهاي كلافبند (Locked Coil Cables)

و از ديگر انواع كابلها، كابلهاي ساخته شده از ميلههاي فولادي گرد ميباشد كه امروزه كاربرد بسيار كمي در اين پلها دارند. شكل كلي كابلها و مشخصات سازهاي آنها از جدول شماره (۵-۲) ميتواند استباط شود.

لازم است يادآوري شود كه كابلهاي شرح داده شده، كابلهاي مورد استفاده در پلهاي تركهاي و كابلهاي آويز پلهاي معلق بوده و قطر آنها عموماً بين ( ۲۰- ۵) سانتيمتر ميباشد ولي در پلهاي معلق، كابلهاي اصلي، داراي قطري در حدود ۵/۰ تا ۵/۱ متر بوده و متشكل از هزاران سيم ريز ميباشند. نمونهاي از اين كابلها در نمايه (۶) نشان داده شده است. براي فشرده كردن اين سيمها به يكديگر با دستگاهي خاص آنها را دورپيچ ميكنند، اين دورپيچي با سيمهاي نرم فولادي صورت ميپذيرد و علاوه بر فشرده كردن سيمها، از خوردگي سيمها نيز جلوگيري ميكند، البته براي ساخت اين كابلها روش ديگري نيز استفاده ميشود در اين روش برخلاف روش قبل، كابل اصلي متشكل از مجموعهاي از دسته سيمها ميباشد كه به صورت آماده، كار گذاشته شده و به هم چفت ميشوند [۱٫۲].

تحليل پلهاي كابلنشين

پلهاي كابلنشين با توجه به تعداد زياد كابلهاي پل، سيستمهايي با نامعيني بالا ميباشند كه با محاسبات دستي قابل حل نبوده و صرفاً با ماشينهاي حسابگر قابل حل ميباشند. بر اين سازهها همانند همه سازههاي مهندسي عمران، چندين نوع بار وارد ميشود كه اين بارها، بارهاي زنده، بارهاي مرده (دائمي) بارهاي حين ساخت پل، بارهاي زمينلرزه، بارهاي باد و در نهايت بارهاي هيدروليكي و حرارتي را شامل ميشود.

رفتار سازه تحت اثر بارهاي حين ساخت سازه به ويژه هنگامي كه پل به صورت طرهاي ساخته ميشود حتماً بايد كنترل شود. در اين حالت براي هر دو دسته پلهاي معلق يا تركهاي ميتوان فرض كرد كه هر كابل، وزن يكي از قطعات را نگهداري ميكند، اثرات ثانويه موجود در اين پلها را به هنگام اجراي پلهاي تركهاي بايد در نظر داشت و قطعات عرشه و ميزان كشيدگي هر يك از كابلها بايد به صورت كاملاً كنترل شدهاي باشد. اثرات آبرفتگي و خزش نيز در سازههاي بتني مهم بوده و تأثير زيادي روي نتايج نهايي دارند، خزش معمولاً به سطوح عرشه و برجها كه بارهاي فشاري بزرگي دارند محدود ميشود.

در پلهاي كابلنشين، تحليل چندين مرحله است در اولين گام از محاسبات، اندازهها و ابعاد اوليهاي براي عرشه، برجها و كابلها برميگزينيم، در اين مرحله، هدف اصلي بررسي امكانپذيري پروژه و برآوردي تقريبي از حجم كار و اقتصاد پروژه ميباشد. در مراحل بعدي محاسبات نهايي صورت گرفته و مقاومتها و تغيير شكلها بر اساس ابعاد نهايي طرح تعيين ميشوند، در اين مراحل در نظر داشتن اثرات ثانويه، غيرخطي بودن مصالح اثرات درازمدت و تركخوردگيها از ضروريات ميباشند.

علاوه بر تحليل استاتيكي، تحليل ديناميكي نيز بايد انجام شود، اين تحليل عموماً تحليل پايداري آروديناميك پل و تحليل مقاومت لرزهاي آن را در بر ميگيرد، الگوريتم تحليل و طراحي اين پلها در نمايه (2-1) ارائه شده، اين الگوريتم متفاوت با كارهاي مرسوم بوده و بايد با استفاده از فرايندهاي تكراري به آن رسيد. در اين سازهها اثر بارهاي مرده و زنده روي هر يك از اعضا به طور مستقيم قابل محاسبه نبوده و رفتار عرشه وابسته به رفتار كابلها و برج ميباشد، نكته قابل توجه ديگر در اين سازهها ناشناخته بودن اشكال خطوط تأثير در حالتهاي پيشرفته و پركابل ( نمايه ۸) ميباشد. اين خطوط به طور قابل توجهي تحت تأثير اثرات ثانويه هستند، به همين دليل تكرار فرايند تحليل براي استفاده بهتر از مصالح در اين پلها ضروري است، البته انجام اين كار با بهرهگيري از كامپيوترهاي موجود به سادگي امكانپذير ميباشد بخصوص با توجه به اين كه نوشتن برنامههاي كمكي براي نرمافزارهاي اصلي ممكن بوده و به راحتي ميتوان برنامهاي كمكي براي تحليل تناوبي سازه نوشت.

البته لازم به ذكر است كه در هر يك از تحليلهاي استاتيكي و يا ديناميكي تفاوتهاي محسوسي با تحليل ساير سازههاي معمول دارند. در زير به صورت جداگانه به آنها پرداخته ميشود:

۱٫ تحليل استاتيكي: در استاتيك و يا به عبارتي ايستايي يك پل كابلنشين يكي از مهمترين عناصر، كابلهاي پل مي باشند كه صرفاً در كشش مؤثر بوده و در سازه به صورت اعضاي كشش طرح ميشوند، ولي اين اعضا برخلاف ساير اعضاي پل، رفتاري غيرخطي، چه از نظر هندسه و چه از نطر مصالح دارند كه همواره بايد به آن توجه داشت، اين رفتار در پلهاي با دهانههاي بيش از ۳۰۰ متر ملموستر بوده و تحليل غيرخطي سازه پل يكي از ضروريات محاسبات پلها ميباشد.

علاوه بر رفتار غيرخطي كابلها، عامل ديگري كه تحليل پل را پيچيدهتر ميكند، وابستگي دوگانه عرشه پل به اعضاي كابل و برجها ميباشد. اين وابستگي دوگانه تغيير شكل يك عضو به اعضايي غيرصلب، در تغيير شكل نهايي اين عضو تأثيري مضاعف داشته و سبب تغيير شكلهاي ثانويه در اين اعضا ميشوند. عوامل مؤثر در تغيير شكلهاي ثانويه اثرات الاستيك كابلها، كوتاه شدگي برجها و چرخش برج به سمت دهانه اصلي ميباشند.

عموماً براي محاسبه دقيق اين تغيير شكلها از يك روند تكراري استفاده ميشود، ولي به طور كل براي طرح اوليه پل %۱۰ از تغيير شكل حالت استاتيكي پل، به عنوان تغيير شكل ثانويه فرض شده و با اين تغيير شكل جمع ميشود.

ذكر اين نكته ضروري است كه مشخص بودن مقدار تغيير شكلهاي ثانويه به هنگام اجراي پل بسيار مهم ميباشد، در واقع با توجه به افت موضعي موجود در هر يك از كابلها، قطعات پيشساخته عرشه نيز به طور موضعي تغيير شكل داده و در كارگذاري قطعات بعدي عرشه مشكل ايجاد ميشود كه در صورت مشخص بودن مقدار دقيق اين تغيير شكلها اجراي پل نيز دقيق و بدون خطا بود.

با توجه به موارد ذكر شده در بالا، ميتوان گفت كه تحليل استاتيكي پل چه به صورت تحليل خطي و يا تحليل غيرخطي براي سه حالت بايد انجام شود كه عبارتند از:

۱٫ سازه پل به طور كامل

۲٫ سازه پل بدون يكي از كابلها

۳٫ سازه پل در حين ساخت آن

در پلهاي تركهاي با توجه به روش اجراي طرهاي عرشه پل، عموماً حالت شماره ۳ تحليل كنترلكننده ميباشد هرچند كه حالت شماره ۲ نيز در برخي موارد به صورت موضعي پاسخ شديدتري خواهد داد. البته ذكر اين نكته ضروري است كه ابتدا پل براي حالت شماره ۱ تحليل و طراحي شده و سپس براي دو حالت ديگر وارسي ميشود [۲٫۵٫۶].

خرید و دانلود

با قیمت 5,000 تومان

- - , .