بررسی اندرکنش سازه-تونل دراثر ارتعاش ناشی از حرکت قطار با استفاده از روش مرز مقیاس شده‌

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران، خاک و پی، دانشگاه تبریز

2 دانشجوی کارشناسی ارشد؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران، خاک و پی، دانشگاه تبریز

چکیده

در این مقاله به بررسی اثر وجود سازه‌های مجاور شامل ساختمان‌های شهری و یا تونل بر ارتعاشات ایجاد شده ناشی از ترافیک زیرزمینی پرداخته شده است. بدین منظور، از مدل‌های دو بعدی در حالت الاستودینامیک استفاده شده است. روش ترکیبی المان محدود و المان محدود مرزی مقیاس شده، برای مدل‌سازی بکار گرفته شده است. کاربرد روش مرز مقیاس شده در مدل‌سازی مساله ترافیک زیرزمینی در گذشته چندان رایج نبوده است. در این مقاله با استفاده از روش نوین مرز مقیاس شده، برای نخستین بار اندرکنش تونل-خاک-سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که ساختمان‌های مجاور تونل‌ها می‌توانند نحوه‌ی ارتعاش تونل را تحت تاثیر قرار دهند و باعث ایجاد ارتعاشات بیشتر در تونل‌ها شوند. همچنین برای حالت وجود دو تونل مجاور، وضعیت بحرانی یعنی عبور همزمان دو قطار مورد ارزیابی قرار گرفت و نشان داده شد که اگر چه وجود تونل مجاور سختی جانبی تونل موجود را افزایش می‌دهد اما عبور همزمان دو قطار باعث تشدید قابل ملاحظه‌ی ارتعاشات خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Yang, H. H., & Hung, Y. (2008). Wave Propagation for Train Induced Vibration: A finite/infinite Elements Approach. Singapore: World Scientific. ISBN-13 978-981-283-582-6.
[2]     Thompson, D. (2009). Railway Noises And Vibration : Mechanisem, Modeling and Means Of Controls. Amsterdam: Elsevier. ISBN-13: 978-0-08-045147-3.
[3]     Metrikine, A., & Vrouwenvelder, A. (2000). Surface Ground Vibration due to a Moving Train in a Tunnel: Two-Dimensional Model. Journal of Sound and vibration, 234(1), 43–66.
[4]     Forrest, J. A., & Hunt, H. E. (2006). A Three-Dimensional Tunnel Model for Calculation of Train-Induced Ground Vibration. Journal of Sound and vibration, 294, 678-705. DOI:10.1260/026309203322770338.
[5]     Melke, J., & Kraemer, S. (1983). Diagnostic Methods in the Control of Railway Nois and Vibration. Journal of Sound and vibration, 87(2), 377-386.
[6]     Degrande, G., & Lombaert, G. (2000). High-Speed Train Induced Freefield Vibrations: In situ Measurements and Numerical Modelling. Proc. Int. Workshop Wave 2000, (pp. 29-41). Rotterdam, The Netherlands.
[7]     Cook, R. D., Malkus, R. S., & Plesha, M. E. (1989). Concepts and Application of Finite Element Analysis. John Wiley & Sons.
[8]     Prempramote, S. (2011). Development of Higher-Order Doubly Asymptotic Open Boundaries for Wave Propagation in Unbounded Domains by Extending the Scaled Boundary Finite Element Method. PhD thesis, University of New South Wales, Sydney, Australia.
[9]     Beer, G., Smith, I., & Duenser, C. (2008). The Boundary Element Method with Programing. Morlenbach, Germany: Springer. ISBN: 978-3-211-71574-1.
[10] Gupta, S., Stanus, Y., Lombaert, G., & Degrande, G. (2009). Influence of Tunnel and Soil Parameters on Vibrations from Underground Railways. Journal of Sound and Vibration, 327, 70–91.
[11] Andersen, L., & Jones, C. J. (2006). Coupled Boundary and Finite Element Analysis of Vibration from Railway Tunnels - a Comparison of Two- and Three-Dimensional Models. Journal of Sound and vibration, 293, 611-625. DOI:10.1016/j.jsv.2005.08.044.
[12] Kausel, E., & Roesset, J. M. (1981). Stiffness matrices for layered soils. Bulletin of the Seismological Society of America, 71, 1743- 1761. ISSN: 1943-3573.
[13] Lysmer, J., & Kuhlemeyer, A. R. (1969). Finite dynamic model for infinite media. Journal of Engineering Mechanic Division, 95, 859-877. DOI: 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000250.
[14] Nejati, H. R., Ahmadi, M., & Hashemolhosseini, H. (2012). Numerical Analysis of Ground Surface Vibration Induced by Underground Train Movement. Tunnelling and Underground Space Technology, 29, 1-9. DOI:10.1016/j.tust.2011.12.006.
 
[15] Hung, H.-H., & Yang, Y. B. (2010). Analysis of Ground Vibrations due to Underground Trains by 2.5D Finite/Infinite Element Approach. Earthquake Engineering and Engineering Vibraion, 9(5), 327-33.
[16] Galvin, P., Françoisa, S., Schevenelsa, M., Bonginic, E., G., D., & Lombaerta, G. (2010). A 2.5D Coupled FE-BE Model for the Prediction of Railway Induced Vibrations. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30, 1500-1512.
[17] Wolf, J. P., & Song, C. (1996). Finite-Element Modelling of unbounded Media. England: John Wiley & Sons. ISBN: 9780471961345.
[18] Deeks, A. J., & Wolf, J. p. (2002). A Virtual Work Derivation of the Scaled Boundary Finite- Element Method for Elastostatics. Computational Mechanics, 28, 489-504. ISSN: 1432-0924.
[19] Lehmann, L. (2007). Wave Propagation in Infinite Domains With Applications to Structure Interaction. Berlin: Springer. ISBN: 978-3-540-71108-7.
[20] Wolf, J. P. (2003). Scaled Boundary Finite Element Method. England: John Wiley & Sons. ISBN: 0-471-48682-5.
[21] Bazyar, M. H. (2007). Dynamic soil-structure interaction analysis using the scaled boundary finite element method. Ph.D. thesis. University of New South Wales.
[22] Bazyar, M., & Song, C. (2008). A Continued-Fraction-Based High-order Transmitting Boundary for Wave Propagation in Unbounded Domains of Arbitrary Geometry. International Journal for Numerical Methods in Engineering., 74, 209–237.
[23]  Stamos, A., Estorff, O., Antes, H., & Beskos, D. (1994). Vibration Isolation in Road Tunnel Traffic Systems. International Journal for Engineering Dnalysis and Design, 1, 109-121.
[24] Genes, M. C. (2012). Dynamic Analysis of Large Scale SSI Systems for Layered Unbounded Media via a Parallelized Coupled Finite Element/Boundary Element/Scaled Boundary Fnite Element Model. Engineering Analysis with Boundary Elements, 36, 845–857.doi:10.1016/j.enganabound. 2011.11.013.