ارائه معادله حاکم بر پل‌های یکپارچه با دیواره‌ی حائل با درنظرگیری اندرکنش خاک پیرامونی در برابر تنش‌های حرارتی ناشی از اختلاف دما

نوع مقاله : مقاله مستخرج از رساله دکتری

نویسندگان
گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.
چکیده
در این پژوهش به محاسبه جابجایی دیواره‌ی حائل با استفاده معادلات پیشرفته ضریب فشار جانبی خاک با ارائه معادله حاکم بر پل‌های یکپارچه با درنظرگیری اندرکنش خاک پیرامونی در برابر تنش‌های حرارتی ناشی از اختلاف دما پرداخته شده است. در پل های یکپارچه، امکان جابه جایی ناشی از تنش های ثانویه، مانند تغییر دما، جمع شدگی بتن و خزش، از طریق اندرکنش خاک و سازه تامین می شود و این اثر باید در طراحی اجزای مختلف پل در نظر گرفته شود. با تغییرات روزانه و فصلی دما، طول عرشه تغییر می‌کند و به کوله ها و شمع ها نیرو وارد می نماید که غالبا اجتناب ناپذیر هستند. یکی از راهکارهای متفاوت برای جلوگیری از وارد شدن آسیب‌های سازه‌ای در اثر تنش های حرارتی، کاهش جابه‌جایی در پل پیوسته بتنی استفاده از استفاده از روش عددی اندرکنش خاک پیرامونی با سازه پل می‌باشد که طی سال‌های اخیر کمتر به آن پرداخته شده است. در نتیجه در طراحی پل مدنظر قرار می گیرند با استفاده از روش مذکور می‌توان بر بیشتر این مشکلات فائق آمد زیرا که در پل های پیوسته تک پایه بتنی به دلیل اتصال گیردار سازه مقاطع ضغیف‌تری برای روسازه مورد نیاز است. بنابراین هدف اصلی این پژوهش، ایجاد یک معادله موثر با ظرفیت پیش‌بینی رفتار خاک با بکارگیری از نرم‌افزار Matlab است؛ این معادله اثرات جابجایی دیواره‌ حائل به سمت خاک اطراف پایه‌ دیواره و همچنین چرخه‌ی حرارتی دیواره‌ی حائل، که ناشی از تغییر دما در طول زمان است، را در نظر می‌گیرد. با توجه به این موضوع، بهتر است بر محاسبه‌ی ضریب فشار جانبی خاک، که بر رفتار خاک نیز مؤثر است، نیز تمرکز شود. ارائه معادله حاکم بر پل‌های یکپارچه با دیواره‌ حائل با درنظرگیری اندرکنش خاک پیرامونی در برابر تنش‌های حرارتی ناشی از اختلاف دما از نتایج مستقیم این پژوهش می باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Derivation of the Governing Equation for Integral Abutment Bridges Considering Surrounding Soil-Structure Interaction Under Temperature Differential Thermal Stresses

نویسندگان English

Alireza Esmaeeli
Mohammad Hadi Alizadeh Elizei
Reza Esmaeilabadi
Department of Civil Engineering, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran.
چکیده English

In this study, retaining wall displacement is investigated using advanced lateral earth pressure coefficient formulations by deriving the governing equations for integral bridges, incorporating surrounding soil-structure interaction (SSI) under thermal stresses induced by temperature differentials. In integral bridges, displacements caused by secondary stresses—such as temperature variations, concrete shrinkage, and creep—are accommodated through soil-structure interaction; hence, this effect must be explicitly considered in the design of various bridge components. Daily and seasonal temperature fluctuations cause expansion and contraction of the bridge deck, inevitably exerting significant forces on abutments and piles. One viable approach to prevent thermal-induced structural damage and mitigate displacements in continuous concrete bridges is the numerical modeling of surrounding soil-structure interaction, an aspect that has received limited attention in recent years. By employing this approach, many of these design challenges can be overcome, particularly in continuous single-pier concrete bridges where rigid connections require more optimized/slender superstructure cross-sections. Therefore, the primary objective of this research is to develop an effective governing formulation capable of predicting soil behavior implemented in MATLAB. This formulation accounts for the lateral displacement of the retaining wall toward the surrounding foundation soil as well as the thermal cyclic response of the wall driven by temperature fluctuations over time. Consequently, particular focus is placed on the accurate calculation of the lateral earth pressure coefficient governing soil behavior. The direct contribution of this research is the derivation of the governing equation for integral abutment bridges with retaining walls, fully incorporating surrounding soil interaction against temperature-differential thermal stresses.

کلیدواژه‌ها English

Integral bridges
Retaining wall
Surrounding soil-structure interaction
Thermal stresses
Temperature differential

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 26 شهریور 1405