مدلسازی جامع سه بعدی رفتار پلهای قوسی سنگی تحت بارگذاری های سیلاب و زلزله

مدلسازی مناسب پلهای قوسی سنگی موضوعی است که در سالهای اخیر با توجه به نیاز به ارزیابی ایمنی آنها بسیار مورد توجه محققین قرار گرفته است. شمار این پلها در کشور ما نیز زیاد است و در این میان به دلیل نقش مهم پلهای قوسی سنگی در سیستم ریلی که تخریب آنها باعث فلج شدن این سیستم می شود. این پلها از اهمیت ویژه ای برخورداراند. برای نشان دادن تاثیر بارهای وارده در جهت عرض پل و تاثیر عملکرد تمام قسمتهای تشکیل دهنده پل، مثل دیوارهای پیشانی و پایه ها از مدل المان محدود سه بعدی استفاده شده است. دیوارهای پیشانی در تغییر شکل جانبی خاکریز روی قوس و تغییر مکان قائم قوس موثر می باشد. مولفه عرضی زلزله و فشار حاصل از سیلاب بر روی پایه پل تنها در مدل سه بعدی دیده می شود. باید به نکته توجه کرد که انتخاب مدل رفتاری مناسب برای مصالح در محاسبه بار نهایی گسیختگی این پلها نقش چشم گیری برعهده دارد. تجربه و مشاهدات نشان می دهد که مدلسازی ارتجاعی این پلها در اکثر مواقع رفتار واقعی را نمی تواند حتی بصورت تقریبی نشان دهد. از طرفی در صورتیکه در تعیین بار نهایی گسیختگی پل تنها غیر خطی بودن رفتار سطوح تماس بین قطعات لحاظ شود و مصالح پل با مدل رفتاری الاستیک در نظر گرفته شود باز در برخی موارد کفایت نمی کند. حال آنکه با در نظر گرفتن مدلهای رفتاری مناسب خاک و سنگ بر اساس مدلهای اصطکاکی خمیری دقت قابل توجهی حاصل می شود. بدین منظور معیار گسیختگی مور-کلومب برای قوس و دیوارهای پیشانی و پایه ها و معیار گسیختگی دراکر-پراگر برای خاکریز روی قوس انتخاب شده است. بعلاوه با استفاده از سختی نرمال متغیر و سختی مماسی رفتار سطوح تماس مدل شده است. علاوه بر تحلیل استاتیکی پلهای قوسی سنگی تحت بارهای بهره برداری، تحلیل دینامیکی این پلها تحت زلزله با مولفه های افقی نیز صورت گرفته است. برای بررسی وضعیت این سازه ها در هنگام سیلاب فشار ناشی از سیلاب با فرض وزن مخصوص خشک برای همه مصالح پل مورد بررسی قرار گرفته است و در مواردی که نفوذپذیری قابل توجه است، نفوذ آب به درون محیط پل با فرض متخلخل بودن محیط نیز مدل شده است، تا بتوان تاثیر نفوذ آب به درون محیط را بر روی مقادیر و توزیع تنشها و تغییر مکانها نشان داد. تحت این نوع مدلسازی مقدار تنش اصلی ماکزیمم و جابجایی عرضی نسبت به مدلسازی تحت وزن مخصوص اشباع (بدون در نظر گرفتن محیط متخلخل) بیشتر و محل وقوع آنها نیز متفاوت است. به منظور صحت سنجی مدل پیشنهادی، پل پرستوود تحت بار متمرکز در یک چهارم دهانه به کمک نرم افزار المان محدود شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از این مدلسازی دارای خطای کمتری نسبت به مدلهای پیشنهادی پیشین می باشد. تغییر مکان قائم و بار متمرکز هنگام انهدام مقادیر قابل قبولی نسبت به مقادیر اندازه گیری شده از آزمایش بر روی پل واقعی می باشد. پل پرستوود و سکوی لشکر تحت بارهای استاتیکی، زلزله و سیلاب با استفاده از مدل پیشنهاد شده مورد بررسی قرار گرفته اند.