Seismic behaviour of cable-stayed bridges under multi-component random ground motion

ABSTRACT

A frequency domain spectral analysis is presented for the seismic analysis of cable-stayed bridges for the  multi-component stationary random ground motion incident at an angle with the longitudinal axis of the  bridge. The ground motion is represented by its power spectral density function and a spatial correlation function. The analysis duly takes into account the spatial variation of ground motions between the supports, the modal correlation between different modes of vibration and the quasi-static excitation. Using the  proposed method of analysis, an extensive parametric study is conducted to investigate the behaviour of  the cable-stayed bridge under the seismic excitation. The parameters include the spatial correlation of ground motion, the angle of incidence of the earthquake, the ratio between the three components of the  earthquake, the number and nature of modes considered in the analysis, the inertia ratio between the tower and the deck, and the nature of the power spectral density function of the ground motion.

INTRODUCTION

  The open competitive design situation that existed in Germany after the second world war has indicated that cable-stayed bridges are an economical solution for moderately long span bridges. The distribution of  supported cables along the span deck as well as the axialcompression which is produced by these cables  ake the dynamic behaviour of these kinds of bridges different from those of suspension bridges. In the literature, the reported work on the subject include both linear and nonlinear dynamic analysis based upon either finite element or lumped mass modelling. Although the non-linear analysis represents a more realistic dynamic behaviour of the bridge, a linear analysis is found to be economical and justified in many of the cases without losing the accuracy to a great extent. The previous work on the dynamic behaviour of cable-stayed bridges considered either a free vibration problem  or a forced vibration problem due to seis-  mic excitations  and/or vehicular movement . Kajita and Cheung  used the finite element method to find the natural frequencies and mode shapes of the vertical (transverse) and torsional vibration of a two-plane cable-stayed bridge, with the deck assumed to be a uniform thick plate.

چکیده

تجزیه و تحلیل طیفی دامنه فرکانس برای تجزیه و تحلیل لرزه ای پل های مجهز به کابل ارائه شده برای چندین جزء ثابت ایستاده تصادفی حرکت زمین در زاویه با محور طولی پل است. حرکت زمینی توسط تابع چگالی طیفی قدرت و یک تابع همبستگی فضایی نشان داده شده است. تجزیه و تحلیل به درستی به تناوب فضایی حرکت زمین بین حمایت، همبستگی مدال بین حالت های مختلف ارتعاش و تحریک شبه استاتیک توجه می کند. با استفاده از روش پیشنهادی تجزیه و تحلیل، تحقیقات گسترده ای در مورد رفتار پل های مجهز به کابل تحت تحریک لرزه ای انجام شده است. پارامترها شامل همبستگی مکانی حرکت زمین، زاویه بروز زلزله، نسبت بین سه جزء زلزله، تعداد و ماهیت حالت های مورد نظر در تجزیه و تحلیل، نسبت نفوذ بین برج و عرشه و ماهیت عملکرد چگالی طیفی قدرت حرکت زمین.

مقدمه

وضعیت باز رقابتی طراحی که در آلمان پس از جنگ جهانی دوم وجود داشت نشان داد که پلهای مجهز به کابل یک راه حل اقتصادی برای پلهای طولانی مدت هستند. توزیع کابل های پشتیبانی شده در امتداد عرشه اسپان و همچنین فشاری محوری که توسط این کابل تولید می شود، رفتار پویا این نوع پل ها را متفاوت از پل های تعلیق می کند. در ادبیات، کار گزارش شده در این زمینه شامل هر دو روش خطی و غیر خطی تجزیه و تحلیل پویا بر اساس هر یک از عناصر محدود و یا مدل سازی توده توده است. اگر چه تحليل غير خطي رفتار واقعي پديده پل را نشان مي دهد، تحليل خطي در بسياري از موارد بدون توجه به دقت بسيار موثر است. کار قبلی در مورد رفتار پویا پل های ممانعت کننده کابل به عنوان یک مشکل ارتعاش آزاد یا یک مشکل ارتعاش مجبور به نظر می رسد با توجه به تحرک و یا حرکت وسیله نقلیه. Kajita و Cheung از روش المان محدود برای یافتن فرکانس های طبیعی و اشکال حالت های ارتعاش عمودی (عرضی) و تورشی پل مجهز به کابل با استفاده از بلوک به عنوان یک ورق ضخیم یکنواخت استفاده شده است.

Year: 2012

Publisher : ELSEVIER

By : Said M. Allam , T.K. Datta

File Information: English Language/ 8 Page / size: 212 KB

Download

سال : 1391

ناشر : ELSEVIER

کاری از : سعید محمد آلام، T.K. Datta

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 8 صفحه / حجم : KB 212

لینک دانلود