КРИВИЗНА ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ: РАСКРЫВАЯ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ОТКЛИК СОТОВЫХ МОСТОВ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-63-74Ключевые слова:
криволинейные сотовые мосты, сейсмический отклик, метод панельных элементов, метод конечных элементов, коробчатая балка, сотовые мостыАннотация
В статье предлагается упрощенная методика идеализации криволинейных сотовых пролетных строений мостов при динамических нагрузках, вызванных сейсмическими воздействиями. Анализ сосредоточен на двух типах пролетных строений с криволинейными ячеистыми структурами: одно- и многосоточных конфигурациях. Данный подход может быть применен к прямоугольным и трапецеидальным ячеистым сечениям с ячейками как равных, так и неравных размеров. Предложенный элемент «Панельный элемент» программно реализован в виде компонентного элемента и доказал свою способность моделировать полноразмерную панель криволинейного сотового настила в трехмерном поведении всего одним элементом. С целью верификации и демонстрации диапазона применимости новой методики идеализации было проведено сравнительное исследование с методом конечных элементов (МКЭ), который используется в качестве стандартной процедуры для идеализации сотовых пролетных строений. Рассматривались различные конфигурации криволинейных сотовых мостовых настилов для получения всестороннего понимания динамического поведения криволинейного пролетного строения при сейсмических воздействиях, помимо целей валидации. С использованием предложенного алгоритма новой методики идеализации была специально написана компьютерная программа на (MATLAB R2012b) для оценки результатов сейсмического анализа. Проведено сравнение с данными, полученными методом конечных элементов с использованием готового программного обеспечения (ANSYS 12.0), для проверки адекватности и пригодности предложенного элемента для анализа сотовых железобетонных пролетных строений. Результаты показали, что метод панельных элементов (МПЭ) доказал свою состоятельность в оценке сейсмического отклика как для одно-, так и для двухсотовых пролетных строений во всем диапазоне значений коэффициентов форм; полученные с помощью метода панельных элементов (МПЭ) результаты приемлемы, с погрешностью менее (12 %) для прогибов и менее (18 %) для моментов и поперечных сил в случаях очень больших коэффициентов форм. Данное исследование демонстрирует обоснованность предложенного метода «Метода панельных элементов (МПЭ)» с широким диапазоном применимости для анализа динамического поведения при свободных и вынужденных колебаниях, а также для приближенного анализа сейсмического отклика криволинейных сотовых пролетных строений различных конфигураций.
Библиографические ссылки
Tao, C. A Method to Identify the Critical Seismic Input for Curved Bridges / C. Tao, S. Guan // Civil Eng. – 2023. – Vol. 4. – P. 567–583. – DOI: 10.3390/civileng4020033.
Kahan, M. Influence of Seismic Waves Spatial Variability on Bridges: A Sensitivity Analysis / M. Kahan, R. J. Gibert, P. Y. Bard // Earthquake Eng & Structural Dynamics. – 1996. – Vol. 25 (8). – P. 795–814. – DOI: 10.1002/(SICI)1096-9845(199608)25:8%3C795::AID-EQE582%3E3.0.CO;2-X.
Agarwal, P. Finite element analysis of reinforced concrete curved box-girder bridges / P. Agarwal, P. Pal, P. K. Mehta // Advances in Bridge Engineering. – 2023. – Vol. 4. – DOI: 10.1186/s43251-023-00080-7.
Sextos, A. Effect of Soil-Structure Interaction and Spatial Variability of Ground Motion on Irregular Bridges: The Case of the Krystallopigi Bridge / A. Sextos, A. J. Kappos, P. Mergos // In Proceedings of the 13-th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, Aug. 1–6, 2004. – Vancouver, 2004. – No. 62298.
Effect of Asynchronous Earthquake Motion on Complex Bridges I: Methodology and Input Motion / N. J. Burdette, A. S. Elnashai, A. Lupoi, A. G. Sextos // Journal of Bridge Engineering. – 2008. – Vol. 13 (2). – P. 158–165. – DOI: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2008)13:2(158).
Fangping, L. The Deformation Analysis of the Curved Box Girder Bridges under Different Radius / L. Fangping, Z. Jian-ting // Math Models Methods in Appl Sciences. – 2012. – Vol. 6 (4). – P. 71–76. – DOI: 10.5539/mas.v6n4p71.
Cho, D. Live Load Distribution in Prestressed Concrete Girder Bridges with Curved Slab / D. Cho, S. K. Park, W. Kim // Appl Mech Mater. – 2013. – Vol. 284. – P. 1441–1445. – DOI: 10.4028/www.scientific.net%2FAMM.284-287.1441.
Chen, Y. Random vibration analysis on A curved beam bridge Considering the Seismic Spatial Effect / Y. Chen, J. Wang, X. Li // Eng. Seism. Resist. Reinf. Transform. – 2014. – Vol. 36. – P. 81–87.
Cheng, M. Experimental study on seismic response of irregular high-pier curved bridge under multi-point excitation / M. Cheng, Q. Li, L. Yan, JH. Yin // J. Vib. Eng. – 2016. – Vol. 29. – P. 874–880.
Bahadur, R. Static analysis of singly and doubly curved panels on rectangular plan-form / R. Bahadur, A. K. Upadhyay, K. K. Shukla // Steel & Composite Structures. – 2017. – Vol. 24 (6). – P. 659–670. – DOI: 10.12989/scs.2017.24.6.659.
Li, X. Experimental study on long-span curved rigid frame bridge under near-fault ground motion / X. Li, H. Jia, Q. Li // J. Vib. Shock. – 2017. – Vol. 36. – P. 199–207.
Said, A. Experimental Study for Horizontally Curved Box Girder Bridges with Special Reference to the Live Load Moment Distribution Factor / A. Said, H. Khalaf // J. Assoc. Arab Univ. Basic Appl Sci. – 2018. – Vol. 25. – P. 200–215. – URL: http://jaaru.org/index.php/auisseng/article/download/ 179/137 (date of access: 14.11.2025).
Agarwal, P. Analysis of RC skew box girder bridges / P. Agarwal, P. Pal, PK. Mehta // Int J Sci Innov Eng Tech. – 2019. – Vol. 6. – P. 1–8. – URL: https://www.ijsiet.org/vol62019/1.pdf (date of access: 15.11.2025).
Analysis of The Working Performance of Large Curvature Prestressed Concrete Box Girder Bridges / J. Yuan, L. Luo, Y. Zheng [et al.] // Materials. – 2022. – Vol. 15. – P. 5414. – DOI: 10.3390/ma15155414.
Vibration Characteristics of 3D Curved Cellular Bridges via Panel Element Method / F. A. A. Temimi, A. R. Ahmed, A. H. F. Obaidi, N. A. Yermoshin // Construction of Unique Buildings and Structures. – 2025. – Vol. 2 (116). – P. 11601–11601. – URL: https://unistroy.spbstu.ru/en/article/2025.117.1 (date of access: 15.11.2025).
Geometric parameters affecting seismic fragilities of curved multi-frame concrete box-girder bridges with integral abutments / J. Jeon, R. DesRoches, T. Kim, E. Choi // Engineering Structures. – 2016. – Vol. 122. – P. 121–143. – DOI: 10.1016/J.ENGSTRUCT.2016.04.037.
Seismic design specifications for highway bridges / South Carolina Department of Transportation. – 2008. – 2nd Edition. – URL: https://dc.statelibrary.sc.gov/bitstreams/f9851a6b-c206-4c64-8bb5-871da642b14d/download (date of access: 24.11.2025).
Caltrans. Seismic design criteria / State of California Department of Transportation. – 2025. – Version 2.1. – URL: https://dot.ca.gov/-/media/dot-media/programs/engineering/ documents/seismicdesigncriteria-sdc/202501seismicdesign criteria21a11y.pdf (date of access: 25.10.2025).
Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design / American Association of State Highway and Transportation OfficialsPublisher. – 2023. – 3rd Edition. – URL: https://www.scribd.com/document/ 849251765/AASHTO-Guide-Specifications-for-LRFD-Seismic-Bridge-Design-3rd-Edition (date of access: 25.10.2025).
Wang, D. Analysis of seismic damage and failure mechanism of curved beam bridge in Wenchuan earthquake / D. Wang, Z. Sun, X. Li // J. Disaster Prev. Mitig. Eng. – 2010. – Vol. 5. – P. 572–579.
Ministry of Housing & Construction. Iraqi Standard Specifications for Road Bridges: Loadings / State Organization of Roads and Bridges, Baghdad. Revised Edition. – 1987. – URL: https://www.scribd.com/ document/712916832/Iraq-Standard-Specifications-For (date of access: 25.10.2025).
Clough, R. W. Dynamics of Structures / R. W. Clough, P. Joseph // Computers & Structures, Inc. – 2003. – 3rd ed. – URL: http://parastesh.usc.ac.ir/files/1538888752479.pdf (date of access: 25.10.2025).
Dilger, W. H. Diaphragms in skew box girder bridges / W. H. Dilger, G. A. Ghoneim // Canadian Journal of Civil Engineering. – 1988. – Vol. 15. – P. 869–878. –DOI: 10.1139/L88-112.
ANSYS. Elements Reference / ANSYS, Inc. and ANSYS Europe, Ltd. – 2025. – Release R1. – URL: https://ansyshelp.ansys.com/ public/Views/Secured/corp/v251/en/pdf/ANSYS_Mechanical_APDL_Element_Reference.pdf (date of access: 25.10.2025).
Temimi, F. A. R. Earthquake Analysis of Curved Cellular Bridges / F. A. R. Temimi // Iraqi digital Repository, University of Baghdad, College of Engineering, Department of Civil Engineering. – 2014. – URL: https://iqdr.iq/search?view=ba8ceedaf306b2202de35a490bd16878 (date of access: 25.10.2025).
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
