This study analytically determines the seismic fragility of a three-span continuous highway bridge fitted with laminated rubber bearings and shape memory alloy (SMA) restrainers. Fragility function, which expresses the likelihood of exceeding a damage state conditioned at a given earthquake intensity, has been derived based on SeismoStruct’s nonlinear incremental dynamic analysis results of the bridge subjected to medium to strong earthquake excitation records. A total of 20 excitation records with peak ground acceleration values ranging from 0.45 to 1.07 g, are used in the nonlinear dynamic analysis of the bridge. A 2-D finite element model scheme is used in this study considering nonlinearity in the bridge piers and the isolation bearings. Two types of laminated rubber bearings are used in the bridge system in addition to the SMA restrainers: high damping rubber bearings and lead rubber bearings. The fragility curves are constructed for two bridge components (i.e. piers and isolation bearings), and the system as well. The component fragility curves are combined to evaluate the fragility curves for the entire bridge system at different damage states. The bridge system, for simplicity, considers the bridge deck, isolation bearings with SMA restrainer and bridge piers but excluding the bridge foundations and the abutments. The numerical results show that the failure probability of the bridge system is dominated by the bridge piers over the isolation bearings. Moreover, the inclusion of SMA restrainers in the bridge system exhibits high probability of failure, especially, when the system is isolated with lead rubber bearings

چکیده

 این مطالعه به طور تحلیلی، شکنندگی لرزه ای یک پل بزرگراه پیوسته سه دهانه مجهز به باربرهای لاستیکی لمینیت و مهارهای آلیاژ حافظه دار (SMA) را تعیین می کند. تابع شکنندگی، که احتمال تجاوز از یک وضعیت آسیب مشروط با شدت زلزله معین را بیان می کند، بر اساس نتایج تحلیل دینامیکی غیرخطی نموی SeismoStruct  از یک پل تحت رکوردهای تحریک زلزله متوسط ​​تا قوی استخراج شده است. در مجموع 20 رکورد تحریک با مقادیر شتاب اوج زمین در محدوده 0.45 تا 1.07g، در تحلیل دینامیکی غیرخطی پل استفاده می شوند. یک طرح مدل المان محدود 2بعدی در این مطالعه با توجه به رفتار غیرخطی در پایه ها و باربرهای جداگر پل استفاده می شود. دو نوع باربر لاستیکی لمینیت در سیستم پل علاوه بر مهارهای SMA استفاده می شود: باربرهای لاستیکی با میرایی بالا و باربرهای لاستیکی سربی. منحنی های شکنندگی برای دو جزء پل (یعنی، پایه ها و باربرهای جداگر)، و همچنین سیستم ساخته می شوند. منحنی های شکنندگی جزء، به منظور بررسی منحنی های شکنندگی برای کل سیستم پل در وضعیت های آسیب مختلف ترکیب می شوند. سیستم پل، برای سادگی، عرشه پل، باربرهای جداگر با مهار SMA و پایه های پل به استثنای شالوده ها و پایه های کناری پل درنظر می گیرد. نتایج عددی نشان می دهند که احتمال شکست سیستم پل توسط پایه های پل بر روی باربرهای جداگر کنترل می شود. علاوه بر این، گنجاندن مهارهای SMA در سیستم پل، احتمال بالای شکست را نشان می دهد، به خصوص، هنگامی که سیستم با باربرهای لاستیکی سربی جدا می شود.

1-مقدمه

پل های بزرگراه یکی از رایج ترین و بحرانی ترین اجزای یک شبکه حمل و نقل هستند چون نقش های مهمی در مسیرهای تخلیه و اضطراری برای نجات، کمک های اولیه، آتش نشانی، خدمات پزشکی و حمل و نقل کالاها در فجایع را ایفا می کند. با این حال، آنها بسیار حساس به خسارت در طول زمین لرزه های بزرگ هستند  (باسوز و همکاران 1999؛ یامازاکی و همکاران، 2000). زلزله های گذشته و اخیر، مانند زلزله سال 1971 سان فرناندو ، زلزله 1994 نورتریج، زلزله 1995 گریت هانشین در ژاپن، و زلزله 1999 چی چی در تایوان، زلزله 2008 سیچوان، زلزله شیلی سال 2010، زلزله هائیتی 2010 ، زلزله کرایست چرچ 2011 ماهیت ویرانگر زمین لرزه های بزرگ و تاثیر اقتصادی مرتبط با آن را نشان داده اند...