عملکرد پل های بتنی پیش تنیده تحت بار انفجاری

مهدوی صفت, احسان; وطنی, مهدی

عملکرد پل های بتنی پیش تنیده تحت بار انفجاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ علم و صنعت

² امام حسین (ع)

چکیده

افزایش رفتارهای تروریستی بر سازه های زیربنایی و حملونقل، یک هشدار برای امنیت ملی است. طراحی سازه ها در برابر بارهایانفجاری در گذشته فقط محدود به ساختمان های نظامی و ساختمان های مرتبط با فعالیت های هسته ای و سوختی می شد. پل ها اجزایمهمی در سیستم های حملونقل هستند. نقش حیاتی پل ها، اهمیت ملی آنها و خسارت ناشی از آسیب وارده به پل ها، آنها را به اهدافتروریستی جذابی تبدیل کرده و طراحی بهتر این سازه ها تحت بار انفجاری، برای جلوگیری از فروپاشی پیشرونده سازه و تلفات انسانیفاجعهانگیز است. پل های پیشتنیده بتنی خیلی رایج هستند، با این وجود، اطلاعات خیلی کمی در مورد رفتار پلهای بتنی پیشتنیدهدر برابر بار انفجار موجود است و مطالعه در مورد این نوع پل ها تحت بارهای انفجاری محدود است. در این تحقیق یک مدل اجزاءایجاد شده است. دقت شبی هسازی عددی با ABAQUS محدود برای پل های بتنی با اجزای پیشتنیده بتنی با استفاده از نرمافزارداده های تست های آزمایشگاهی توسط محققین دیگر مقایسه شده و تطابق قابل قبولی بهدست آمده است. مدل های ایجا دشده تحتسناریوهای مختلف انفجاری با وزن مواد منفجره مختلف، در عرض عرشه پل قرار گرفت هاند. فرآیند تخریب اجزای پل مشاهده شده و برروی ساز و کار آسیب وارده بحث شده است. نتایج بهدستآمده در این مطالعه، اطلاعاتی در مورد پل های پیشساخته پی شتنیده بتنیدر مورد رفتار و پاسخ های احتمالی- وقتی که تحت بار انفجاری شدید میباشد- بهدست میدهد و میتواند به مهندسان برای انتخابموثرترین روش بهسازی برای مقاومسازی و عملکرد بهتر این نوع پل ها در آینده کمک کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Behaviuor of Prestressed Concrete Bridge Under Blast Loading

چکیده [English]

Increasing terrorist attacks to substructure and transport structures is an alarm for national security. In the past designing structures against the explosive loads were only limited to military buildings and buildings related to atomic activities. Bridges are important elements in transport systems. The vital rule of bridges and national importance of them makes the bridges a good target as a terrorist attack. Better design of these structures under explosive load to prevent growing collapse is of great importance. Prestressed concrete bridges are very popular however; there is lack of information and study about these bridges under the explosive load.
In this research a finite element model for concrete bridges with prestressed elements has been established by ABAQUS software. A validation has been carried out by laboratory test of other researchers and acceptable convergence was observed.
Established models were placed on the width of bridge deck under different explosive scenarios by different weight of explosive materials. Collapse process of bridge has been observed and the destruction mechanism has also been investigated. Results of this study give us some information about behavior and possible response of pre prepared bridges under the severe explosive load which can help the engineers to select the most effective way of operation improvement and retrofitting of these bridges.

کلیدواژه‌ها [English]

Prestressed Concrete Bridges
Explosive Loads Progressive Failure
Numerical Method

مراجع

1. T. Rabczuk and J. Eibl, “Modelling dynamic failure of concrete with meshfree methods,” Int. J. Impact Eng., 32:1878e97, 2006.##

2. K. Xu and Y. Lu, “Numerical simulation study of spallation in reinforced concrete plates subjected to blast loading,” Comput. Struct., 84:431e8, 2006.##

3. E. B. Williamson and D. G. Winget, “Risk Management and Design of Critical Bridges for Terrorist Attacks,” Journal of Bridge Engineering, vol. 10, no. 1, pp. 96-106, 2005.##

4. D. G. Winget, K. A. Marchand, and E. B. Williamson, “Analysis and Design of Critical Bridges Subjected to Blast Loads,” Journal of Structural Engineering, vol. 131, no. 8, pp. 1243-1255, 2005.##

5. J. Magnusson and M. Hallgren, “Reinforced High Strength Concrete Beams Subjected to Air Blast Loading,” Structures Under Shock and Impact VIII, edited by N. Jones and C. A. Brebbia, Computational Mechanics Inc., Billerica, Ma., pp. 53-62, 2004.##

6. J .Li and H. Hao, “Influence of brittle shear damage on accuracy of the two-step method in prediction of structural response to blast loads,” Int. J. Impact Eng., 54:217e31, 2013.##

7. J. Li and H. Hao, “Numerical study of structural progressive collapse using substructure technique,” Eng. Struct., 52:101e13, 2013.##

8. K. Bi and H. Hao, “Numerical simulation of pounding damage to bridge structures under spatially varying ground motions,” Eng. Struct., 46:62e76, 2013.##

9. C. F. Zhao and J. Y. Chen, “Damage mechanism and mode of square reinforced concrete slab subjected to blast loading,” Theor. Appl. Fract. Mech., 63e 64:54e62, 2013.##

10. J. Baylot, J. Roy, and J. Hall, “Prediction Method for Response of Steel Bridge Beams and Girders to Blast and Fragment Load,” Transportation Research Record, 2002.##

11. ABAQUS, “User’s Manual,” Version 6.12, 2013.##

12. ABAQUS, “Theory Manual,” 2013.##

13. J. Lubliner, J. Oliver and E. Onate, “A Plastic Damage Model for Concrete,” Internat. J. Solids Structures, vol. 25, pp. 299-329, 1989.##

14. M. B. Lu, “Application of Displacement-Based Design Method to Blast-Resistant Reinforced Concrete Structures,” Ph. D. Thesis, University of Missouri-Rolla, Rolla, MO, 2005.##