دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 28701 + ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله

بررسی المان محدود رفتار سازه ای دال عرشه در پل های کامپوزیتی

کد مقاله سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی
28701 2009 15 صفحه PDF 24 صفحه WORD
خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.
عنوان انگلیسی
Finite element investigation of the structural behaviour of deck slabs in composite bridges
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Engineering Structures, Volume 31, Issue 8, August 2009, Pages 1762–1776

فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
کلید واژه ها
1- مقدمه
2- ارائه مدل عددی، تنظیم و تائید اعتبار
1-2 مدل فیزیکی
2-2 مدل پل NLFEA
3-2 ماده بتن تقویت کننده و کالیبراسیون
1-3-2 مدل های ترکیبی
شکل 1- مدل فیزیکی
2-3-2 مدل بتن عددی
شکل 2- مدل اولیه NLFFA
شکل 3- رابطه تنش- کرنش برای بتن تحت فشار 
شکل 4- رابطه تنش- کرنش برای بتن تقویت کننده در حالت کشش
شکل 5-  تابع تسلیم در فضای تنش صفحه ای
جدول2- مقایسه بار نهایی در تست توسط اسمیت [29]
جدول 3- متغیرهای اسمی در مدل تجربی
4-2 تائید اعتبار
شکل 6- مقایسه در واکنش جابجایی بار مدل تست تجربی توسط اسمیت [29]
شکل 7- مقایسه واکنش انحراف – بار (مدل M69BB05)
3- آنالیز تنش
شکل 8- مقایسه کرنش های حاصل از NLFEA و تست های تجربی (مدل M77SB05)
شکل 9- مقایسه ترک در بار نهایی میان مطالعه تجربی و NLFEA
شکل 10- توزیع تنش عرضی در سطوح فوقانی و تحتانی (M77SB05) 
4- مکانیزم شکست
5- مطالعات پارامتری
1-5 اثر پارامترهای سازه ای تجربی
شکل 11- توزیع تنش در عمق دال برای مدل M77SB05
شکل 12- مقایسه در تنش در عمق دال
شکل 13- نیروهای درصفحه در مقابل بار اعمالی در مدل M77SB05
2-5 تاثیر سایز تیر فولادی
شکل 14- توزیع تنش فون مایزز در سطح فوقانی در بارهای نهایی
جدول 4- تاثیر پارامترهای سازه ای بر ظرفیت بارگذاری در تست [15] و NLFEA [12]
جدول 5- مقایسه نتایج تحلیل بار نهایی (واحد kN)    
شکل 15- بررسی تاثیر بر بار نهایی از تیر حمال نهایی
شکل 16- بررسی تاثیر بر واکنش بار/انحراف از خواص مقطع عرضی تیر حمال فولادی
3-5 اثر موقعیت و وجود تقویت کننده
4-5 تاثیر وجود دیافراگم
شکل 17- تاثیر وجود  و محل تقویت کننده فولادی
شکل 18- تاثیر وجود دیافراگم ها
5-5 تاثیر ارتباط میان دال های بتنی و تیرهای حمال فولادی
شکل 19- تاثیر کامچوزیت میان دال بتنی و تیر فولادی بر تغییر شکل (مدل M77SB05)
6- نتیجه گیری
کلمات کلیدی
دال های عرشه پل بتنی - پل کامپوزیت
ترجمه چکیده
این تحقیق به مطالعه رفتار سازه ای دال های عرشه پل تحت بارهای موضعی استاتیک در پل های کامپوزیتی فولاد- بتن می پردازد و اثر غشای فشاری (CMA) در دال های عرشه پل بتنی که کنترل کننده رفتار سازه ای هستند را بررسی می کند. مدل های آنالیز المان محدود غیرخطی سه بعدی با استفاده از پکیج نرم افزاری ABAQUS6.5 عرضه شد. داده های تجربی از سازه های پل کامپوزیتی یک دهانه ای برای تائید اعتبار و تنظیم مدل های FEM پیشنهادی به کار می رود. مجموعه مطالعات پارامتری اجرا شد. نتایج تحلیلی مورد بحث قرار گرفتند و نتایج مربوط به رفتار عرشه پل ارائه شدند.
ترجمه مقدمه
در 40 سال گذشته به وضوح مشخص شده است که مدت دوام دال های عرشه پل بتنی با خوردگی تقویت کننده ارتباط مستقیم دارد. نمک یخ زدا یکی از فاکتورهای اصلی در تخریب عرشه پل بتنی تقویت شده بود [2]. با این وجود دال های عرشه پل در پل نوع تیرک و دال به دلیل ترتیب نیروهای در صفحه در نتیجه مهار ناشی از شرایط مرزی پنل دال از استحکام ذاتی برخوردار است. این امر به اثر غشای فشاری (CMA) یا اثر قوسی معروف است [3،4]. هرچند تاثیر اثر غشای فشار در دال عرشه پل بتنی مدت ها شناخته شده بود، ولی پذیرش عملیات منطقی اثر غشای فشار در دال بتن اخیرا رخ داده است. امروزه برخی از قوانین طراحی و ارزیابی، مزایای CMA را تائید می کند. ازجمله دپارتمان توسعه منطقه ای (NI)، مشخصات طراحی برای عرشه پل [5]؛ آئین نامه طراحی پل بزرگراه کانادا [6] و استاندارد BD81/02 سازمان بزرگراه های انگلستان [7]؛ که آخری حاصل مستقیم تحقیق در دانشگاه کوئین بلفاست است [11-8]. در گذشته بیشتر آثار تحقیقاتی در مورد رفتار سازه ای دال های عرشه تحت اثر غشای فشاری روی مطالعات تجربی متمرکز شده است [12-8]. با این وجود به دلیل هزینه بالا و زمان قابل توجه برای اجرای آزمون های فیزیکی در مقیاس کامل، توسعه مطالعات پارامتری جامع برای این نوع سازه ای دشوار است. به علاوه اندازه گیری برخی مقادیر سازه ای به کمک آزمون های تجربی مشکل بود، مانند رابطه تنش- کرنش در عمق عرشه. ازاین رو برای بررسی رفتار سازه ای دال در پل های کامپوزیت فولاد-بتن که یکی از متداول ترین نوع فرم پل هستندبه مطالعات دقیق و کاملی نیاز است. دسترس پذیری کامپیوترهای پرسرعت و پکیج های المان محدود تجاری، عرضه این ابزارها از طریق FEA سه بعدی را آسان کرده است [13]. هدف از این مقاله، بررسی نحوه عملکرد دال عرشه در پل های کامپوزیتی تحت بار موضعی استاتیک و تاثیر اجزاء سازه ای باقیمانده پل بر واکنش دال عرشه بتنی است. برای این منظور می توان از نرم افزار تجاری با نام ABAQUS [14] استفاده کرد که با مدل های FEM سه بعدی غیرخطی همخوانی دارد. مدل عددی پیشنهادی، قابلیت همگرایی خوب و تطابق رفتار سازه ای عالی با اعتبار تست های تجربی مولفان نشان داد. [12،15]. متعاقبا رفتار سازه ای دال عرش پل مشاهده شده ارائه شدند. درنهایت مجموعه مطالعات پارامتری اجرا شدند: (الف) تیرک های حمل فولادی؛ (ب) وجود و موقعیت تقویت کننده فولادی؛ (ج) وجود دیافراگم؛ (د) اتصال میان دال های بتنی و تیرک های فولادی.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله بررسی المان محدود رفتار سازه ای دال عرشه در پل های کامپوزیتی

چکیده انگلیسی

This research studies the structural behaviour of bridge deck slabs under static patch loads in steel–concrete composite bridges and investigates compressive membrane action (CMA) in concrete bridge decks slabs, which governs the structural behaviour. A non-linear 3D finite element analysis models was developed using ABAQUS 6.5 software packages. Experimental data from one-span composite bridge structures are used to validate and calibrate the proposed FEM models. A series of parametric studies is conducted. The analysis results are discussed and conclusions on the behaviour of the bridge decks are presented.

مقدمه انگلیسی

In the past 40 years, it has become increasingly evident that durability of the concrete bridge deck slabs was directly related to the corrosion of reinforcement. De-icing salt has been one of the major factors in the deterioration of reinforced concrete bridge decks [2]. However, bridge deck slabs in the typical beam-and-slab type bridge have inherent strength due to in-plane forces set-up as a result of the restraint provided by the slab panel boundary conditions. This is known as compressive membrane action (CMA) or arching action [3] and [4]. Although the effect of compressive membrane action in concrete bridge deck slabs has been recognised for some time, it is only recently that there has been acceptance of a rational treatment of compressive membrane action in concrete slabs. Some design and assessment codes now acknowledge the benefits of CMA. These include the Department of Regional Development (NI), Design Specification for Bridge Decks [5]; The Canadian Highway Bridge Design Code [6] and the UK Highways Agency Standard BD81/02 [7]; the latter came about as a direct result of research at Queen’s University Belfast [8], [9], [10] and [11]. In the past, most of research works on the structural behaviour of deck slabs under compressive membrane action has focused on experimental studies [8], [9], [10], [11] and [12]. However, due to the high cost and significant time requirement in conducting full-scale physical testing, it is difficult to develop comprehensive parametric studies for this structural type. Furthermore, some structural values were difficult to measure by experimental tests, such as the stress–strain relationship through the depth of decks. Therefore, refined and completed studies are needed to investigate the structural behaviour of slabs on composite steel–concrete bridges, which are one of the most common types of bridge form. The availability of high-speed computers and commercial finite element packages facilitate the development of these tools through 3D FEA [13]. The objective of this paper is to study how the deck slabs work in composite bridges under the static patch loads and the remaining structural components of bridges influence the response of concrete deck slabs. To this end, a commercial software named ABAQUS [14], which accommodates non-linear 3D FEM models, can be employed. The proposed numerical model showed good convergence ability and an excellent agreement of structural behaviour with the validations of experimental tests by authors [12] and [15]. Subsequently, the observed structural behaviour of bridge deck slabs were presented. Finally, a series of parametric studies is conducted: (a) steel supporting beams; (b) presence and position of steel reinforcement; (c) presence of diaphragm; (d) connection between concrete slabs and steel beams.

نتیجه گیری انگلیسی

This paper presents a study of NLFEA for the structural behaviour of concrete bridge deck slabs under static patch loads in composite bridges. NLFEA results indicate that compressive membrane action developed in concrete bridge deck slabs. The suggested numerical analysis has been shown to accurately capture the ultimate loading capacities of authors’ experimental model. However, current design standards were highly conservative in predicting the strength of bridge deck slabs. Based on accurate validation of proposed numerical procedure with experimental results, NLFEA provided the capability of investigating some structural parameters, such as stress and strain distribution through the thickness of deck slabs, which are not easily obtained through other methods of analysis. In the investigation of failure mechanisms of the authors’ test models, it was found that flexural punching failure was the common failure mode and the punching effects became stronger with increasing compressive membrane effects. Furthermore, the proposed numerical model is effectively used to conduct a series of parametric studies with respect to steel beam sizes, presence and position of reinforcement, existence of diaphragm and composite action. In the study of effects of steel supporting beam sizes, it was found that the strength of deck slabs enhanced significantly with an increase of the stiffness in minor axis bending (IyyIyy value) of steel supporting beams, equivalent to an increase in the external restraint stiffness. Based on the cheap cost and lower time requirement compared with the experimental tests, the proposed NLFEA models can be used by engineers and researchers for the structural analysis, assessment of the loading capacity and parametric studies of composite steel–concrete bridge decks.

خرید مقاله
پس از پرداخت، فوراً می توانید مقاله را دانلود فرمایید.