Field testing and analytical studies to predict natural frequencies of steel stringer bridges are reviewed in this paper. A three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA) procedure using the commercial software ABAQUS, which efficiently captures the vibration characteristics of such bridges, is proposed. Two continuous-span composite steel bridges dynamically (field) tested by others were used to validate the proposed FEA model, which indicates excellent agreement between the analytical and field data. A natural frequency parametric study has been conducted by utilizing the FEA procedure. Based on the regression analysis of the parametric study results, practical equations are proposed to predict the natural frequencies of continuous-span composite steel bridges. The parametric study results are also compared with existing prediction methods, showing that the proposed equations represent a significant improvement over the existing prediction methods

چکیده

در این مقاله آزمایشات محیطی و مطالعات تحلیلی برای پیش بینی فرکانس های طبیعی پل های با سخت کننده فولادی مرور شده و روش تحلیل اجزا محدود سه بعدی با استفاده از نرم افزار تجاری ABAQUSکه بطور مؤثری پارامترهای ارتعاشی این چنین پل هایی را میگیرد ارائه گردیده است. دو پل مرکب فولادی با دهانه های پیوسته ی بصورت دینامیکی آزمایش شده  (محیطی) توسط دیگران برای صحت سنجی مدل اجزا محدود ارائه شده استفاده شده است که تطابق بسیار عالی ای را بین داده های تحلیلی و محیطی نشان می دهد. مطالعه پارامتریک بر روی فرکانس طبیعی با استفاده از روش اجزا محدود انجام شده است. براساس تحلیل رگرسیون بر روی نتایج مطالعه پارامتریک، معادلات کاربردی برای پیش بینی فرکانس طبیعی پل های مرکب فولادی با دهانه های پیوسته ارائه شده است. همچنین مقایسه نتایج مطالعه پارامتریک با روش های موجود برای پیش بینی نشان می دهد که معادلات ارائه شده بهبود قابل توجهی را نسبت به روش های موجود برای پیش بینی بیان می کند.

1-مقدمه

فولاد با کارایی بالا (HPS) به خصوص نوع HPS 70W اولین بار در مرکز تجارت پل ایالت متحده در 1997 معرفی شد. HPS با مقاومت اضافه خود، دوام بیشتر و جوش پذیری بهبود یافته به مهندسان اجازه میدهد دهانه های بلندتر و کم عمقتر را که تغییرمکان بار زنده را افزیش میدهند طراحی کنند. دفترچه مشخصات استاندارد اشتو (AASHTO) تغییرمکان بار زنده را به L/800 برای پل های عادی و L/1000 برای پل های شهری که در معرض استفاده عابر پیاده است محدود میکند. که L نشان دهنده طول دهانه است. پل هایی که طبق دفترچه مشخصات AASHTO LRFD   طراحی می شوند، دارای یک حق انتخاب برای محدودیت تغییرمکان هستند. تحقیقات قبلی ریدر و همکاران نشان میدهد که برای محدودیت های فعلی تغییرمکان بار زنده  AASHTO تعریف واضحی وجود ندارد و بهترین اطلاعات در دسترس حاکی از آن است که این محدودیت ها برای کنترل ارتعاش نامطلوب پل و برای اطمینان از راحتی مصرف کنندگان توسعه داده شده است. به علت آنکه این تغییرمکان بار زنده اغلب نیازمند کنترل طراحی پل های HPS است، اگر معیارهای منطقی تری برای سرویس دهی بار زنده تصویب شود، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های طراحی ممکن است حاصل شود. دفترچه مشخصات طراحی پل "دستورالعمل طراحی پل بزرگراهی انتاریو(OHBDC)" و دستورالعمل استرالیا به صراحت محدودیت تغییرمکان بار زنده را بکار نبرده اند. بجای آن همانطور که در شکل 1 از OHBDC مشاهده میکنید، کنترل ارتعاش از رابطه بین اولین فرکانس طبیعی خمشی پل و  تغییرمکان بار زنده بدست می آید. دستورالعمل استرالیا از منحنی های مشابه برای کنترل ارتعاش ابرسازه پل جاده ای با پایه استفاده میکند...