عنوان

بررسی عملکرد لرزه‌ای تونل های قطار شهری تبریز با استفاده از مدلسازی فیزیکی توسط میزلرزه

‭۲۰۰۷۳پ‬

per

بررسی عملکرد لرزه‌ای تونل های قطار شهری تبریز با استفاده از مدلسازی فیزیکی توسط میزلرزه

/مجید فرین

: عمران

، ‮‭۱۳۹۷‬

، افشاری

‮‭۲۲۴‬ص‬

چاپی - الکترونیکی

دکتری

ژئوتکنیک خاک و پی

‮‭۱۳۹۷/۰۶/۱۷‬

تبریز

یکی از بهترین روش‌صها برای کاهش مشکلات حمل و نقل شهری و ترافیک سنگین ناشی از آن، استفاده از سیستم حمل و نقل زیرزمینی مانند قطار شهری می‌صباشد .سازگاری با محیطصزیست و محیط شهری، مقاومت زیاد در برابر زلزله، سرعت و حجم بالای انتقال مسافر از مهمترین مزایایی است که سبب توسعه روزافزون این سیستم شده است .اساسی‌ترین بخش طراحی بهینه پوشش تونل ها ارزیابی دقیق بارهای وارد بر پوشش تونل و شناخت جامع تاثیر عوامل مختلف بر میزان این بارها می‌باشد .از طرفی در صورت آسیب دیدگی جدی تونل ها علاوه بر خسارت های اقتصادی زیاد و مشکلات اجتماعی قابل توجه، جان انسان ها نیز به خطر می افتد لذا لازم است پایداری این سازه ها در برابر خطرات ناشی از زلزله مورد مطالعه دقیق قرار گیرد .با توجه به مطالب ارائه شده و قرارگیری شهر تبریز در منطقه ای کاملا لرزه خیز و احتمال زیاد وقوع زلزله لزوم بررسی دقیق تر رفتار تونل های متروی تبریز در برابر زلزله های احتمالی هرچه بیشتر نمود پیدا می کند .یکی از روشهای نوین و پیشرفته مهندسی ساخت مدل پروژه مورد نظر و انجام آزمایش های لازم بر روی این مدلها می باشد .در این میان پیچیدگی رفتار خاک باعث توجه هرچه بیشتر به مدلسازی های ژئوتکنیکی شده است .اکثر دانشگاههای معتبر جهان مجهز به دستگاه های شبیه ساز انجام آزمایش های مدل می باشند .یکی از مهمترین دستگاه های شبیه ساز، میز لرزه ‮‭(Shaking Table)‬ می باشد .یکی از اهداف اصلی این پایان نامه تحقیقاتی راه اندازی یک دستگاه شبیه ساز زلزله یا میز لرزه بود که بتواند امکان و توان انجام پژوهش های کاربردی را در کشور و بخصوص دانشگاه تبریز بالا برده و در عین حال امکان بررسی اثرات زلزله بر تونل های زیرزمینی را فراهم آورد .یک سری آزمایشات میز لرزه ‮‭۱g‬ برای بررسی پاسخ مدل تونل مترو تبریز که یک تونل دایروی مدفون در ماسه خشک می باشد، تحت بارگذاری نامنظم با دامنه کم و امواج هارمونیک با دامنه بالا انجام شد .اثرات پارامترهای مختلف شامل شتاب ماکزیمم زمین و محتوای فرکانسی حرکات ورودی روی رفتار تونل بررسی شد .همچنین اثر تونل های دوقلو با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار گرفت .در مدلسازی آزمایشگاهی از یک میز لرزه با ابعاد عرشه ‮‭۲‬ در ‮‭۳‬ متر و محدوده فرکانس صفر تا ‮‭۲۰‬ هرتز استفاده شده است .برای شبیه‌سازی پاسخ میدان آزاد زمین از یک جعبه برش لایه‌ای به ابعاد ‮‭۱‬ در ‮‭۵/۱‬ در ‮‭۱‬ متر و همچنین برای همانندسازی و صحت در مقایسه بین آزمایشات از سیستم باران ماسه برای پر کردن جعبه استفاده شده است .مدل تونل با استفاده از روابط مقیاس ساخته شده و تحت بارگذاری‌های لرزه‌ای هارمونیک و تصادفی قرار گرفته است .نتایج با استفاده از داده‌های شتاب‌سنج‌های نصب شده در داخل جعبه برش و کرنش‌سنج‌های نصب شده بر روی مدل تونل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و ارائه گردیده‌اند .شتاب افقی ثبت شده در چندین تراز نشان می دهد که تقویت سطحی بوسیله حفره تونل، که بعنوان مانع در جهت گسترش امواج برشی به سمت بالا عمل می کند، انجام می گیرد .در مطالعه عددی، شبیه سازی عددی آزمایشات میزلرزه و تونل خط ‮‭۲‬ مترو تبریز، تحت تحریکات زلزله ارائه شده است .تحلیل های کامل دینامیکی تاریخچه زمانی سیستم بهم بسته خاک-تونل با استفاده از نرم افزار ‮‭FLAC ۲D‬ انجام شده اند .رفتار غیرخطی خاک و اندرکنش خاک و سازه با در نظر گرفتن مشخصات مربوط به تونل زیرزمینی مدل شده است .عملکرد لرزه ای مدل بوسیله مدل رفتاری ‮‭UBCHYST‬ برای خاک ارزیابی شده است .این مدل رفتار سیکلی غیرخطی شامل کاهش مدول برشی با کرنش برشی و نسبت میرایی وابسته به کرنش می باشد .پارامترهای مدل ‮‭UBCHYST‬ بوسیله مقایسه منحنی های کاهش مدول و میرایی حاصل از شبیه سازی مدل با منحنی های ‮‭Darendeli‬ کالیبره شده اند .نتایج بدست آمده از صحت‌سنجی نتایج عددی با مدل آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مطابقت خوبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی وجود دارد

One of the best ways to reduce urban transportation problems and heavy traffic is to use underground transportation systems such as subways. Compatibility with the urban environments, high earthquake resistance, rapid and large number of passenger transportation, are some of the advantages contributed to the developing of these systems. Accurate assessment of the applied loads on the tunnel lining and the recognition of the various factors on the amount of these loads are the important aspects of tunnel lining design. Also, resistance of underground structure should be assessed against the earthquake damages to reduce economic damages, social and human disasters. Considering the location of Tabriz city in the high seismic activity area and the probability of earthquake occurrence, it is necessary to study carefully the behavior of Tabriz metro tunnels during possible earthquakes. In this regard, one of the developed engineering methods is to build the project model and carry out physical tests on these models. In addition to, complexity of soil behavior has led to more attention to geotechnical modeling. Most of the reputable universities in the world are equipped with simulation devices for performing physical tests. One of these simulation devices is the shaking table. The main goal of this research thesis was to launch a seismic earthquake simulator that could increase the potential of conducting applied research in the country and in particular at the University of Tabriz, yet providing an opportunity to study the effects of earthquakes on underground tunnels. A series of 1g shaking table tests were performed to investigate the response of Tabriz subway tunnel, a circle-type tunnels embedded in dry sand, under low-frequency irregular loading and sinusoidal excitation. Effects of various parameters, including peak ground acceleration and frequency content of input motion on the response of tunnels were investigated. Experiments are carried out using shaking table Tabriz university with a deck dimension of 2 to 3 meters and a frequency range of 0 to 20 Hz. Moreover, for replication and accurately comparing the experiments, a sand pluviation system is adopted to fill the box. Small scale models are constructed using scale relationships in shaking table tests. Model tunnels were made of aluminum sheets with 1.5mm thicknesses. They were constructed using scale relationships for shaking table tests and were gone under harmony and random seismic loading. The results are analyzed using the data of accelerometers installed inside the cutting box and the strain gauges installed on the tunnel model. Results show that the horizontal accelerations recorded at several locations, are amplified towards the surface Also, the tunnel moves from a static equilibrium to a dynamic equilibrium state as soon as the earthquake starts. In numerical study, dynamic analysis of Tabriz subway tunnel in model and real scale was studied under earthquake excitations. FLAC 2D program was used for conducting dynamic time history analyses of the coupled soil-tunnel system. Nonlinear response of soil and soil-tunnel interaction were modeled by considering the characteristics of the underground subway tunnel. Seismic performance of the model was assessed using UBCHYST constitutive model for the soil. This constitutive model simulates nonlinear cyclic behavior containing degradation of shear modulus with shear strain and strain-dependent damping ratio. Modulus degradation and damping curves proposed by Darendeli were used for calibrating the UBCHYST model parameters. The results of the numerical simulation show that there is a good agreement between experimental data and numerical prediction

فرین، مجید

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی