میتوان گفت اولین راه حمل و نقل سریع بشر راه آهن بوده است که قدمت آن بیشتر از جادهها و اتومبیل میباشد. از تاریخ حرکت اولین قطار در نیمه اول قرن نوزدهم میلادی در انگلستان تا به امروز تغییرات بسیار زیادی چه در راهسازی و ابنیه راه و چه در قطارها ایجادشده است و میتوان این دوره را در دو دسته زمانی جای داد، دوره قطارهای با سرعتهای پایین (حدود 70 تا 80 کیلومتر در ساعت) و دوره قطارهای سریع السیر (سرعت در حدود 200 تا 300 کیلومتر و بیشتر). این در حالی است که اغلب قطارهای جدید از پلهای قدیمی که برای قطارهای با سرعت پایین طراحی شدهاند عبور میکنند. شکاف بین این دو دوره پتانسیل بالای مطالعاتی را برای محققین علاقمند به سلامت سنجی سازهای پلهای راه آهن، فراهم نمود.
فاجعه ریزش پل I-35W روی رودخانه می سی سی پی واقع در ایالت مینسوتای[1] آمریکا در سال 2007 که منجر به خسارات جانی و مالی زیادی شد و بعد از آن شکست یک عضو از پل خرپایی کیسوگوا اوهاشی[2] در ژاپن در اثر یک حادثه نقطه عطف مهمی در شروع سری جدید تحقیقات وسیعتر دانشمندان در زمینه سلامت سنجی پلها بود.[3]
کنترل و بررسی سلامت پلها، اعم از پلهای در حال اجرا و پلهای موجود در گسترهی علم مدیریت پل قرار میگیرد که از علوم جدید و البته مهمی میباشد که در کشورهای پیشرفته به دلیل وجود تعداد زیاد پلهای قدیمی و صرفه اقتصادی در تعمیر و بازسازی آنها بجای ساخت سازههای جدید، به آنبسیار توجه میشود. سلامت سنجی سازهای پل زیر مجموعه مدیریت پل محسوب میشود. بررسی کفایت خدمت دهی پل در برابر بارگذاریهای جدید از جمله مواردی است که در مبحث سلامت سنجی سازهای پل به آن پرداخته میشود. یکی دیگر از زیرمجموعههای علم سلامت سنجی پلها بررسی پلهای خرپایی و پایداری سازه بعد از شکست یک عضو آن میباشد. اغلب مطالعات انجام شده در این زمینه مربوط به پلهای خرپایی بزرگراهی است، اما در مطالعه حاضر به بررسی این موضوع در پلهای خرپایی راه آهن پرداخته شده است.
1-2- لزوم انجام تحقیق
كشور ما با جمعيت بالاي خود نيازمند یک شبكه حمل و نقل ريلي ایمن و پر سرعت به منظور جابجايي مسافر است. راهاندازی قطار سريع السير پروژهای عظیم و پر اهمیت بوده و به عنوان یکی از ایمنترین و موثرترین سیستم های حمل و نقل محسوب میگردد. بنابراين پیش از شروع احداث و بهرهبرداری، لازم است تا کلیه بسترهای آن در کشور مهیا شود. درصد زیادی از پلهای شبکه ریلی ایران سنی بالغ بر 50 سال دارند که بر اساس آیین نامه و الگوهای بار گذشته طراحی شدهاند. امروزه با توجه به راه اندازی قطارهای سریعالسیر و پر رنگ شدن اثرات دینامیکی بار، محاسبه ظرفیت نهایی، سلامت سنجی، بازدید فنی و تعمیر پلها اهمیت ویژهای پیدا نموده است.
شناخت صحیح رفتار دینامیکی پل برای پیشبینی واقعی پاسخ سازه در برابر بارهای جدید، از جمله قطارهای سریعالسیر، ضروری است که باعث رسیدن به یک طراحی اقتصادی برای سازههای جدید یا شناسایی منطقی پلهای در حال سرویس و تعمیر میشود.
1-3- نوآوری و اهداف تحقیق
در این تحقیق، هدف تعیین سرعت حدی مجاز قطارهای سریعالسیر برای عبور از پلهای خرپایی راه آهن میباشد. بدین منظور روش پیشنهادی روی یک پل واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش سعی شده کلیه بندهای آئین نامهایران در نظر گرفته شود و در صورت نیاز از آئین نامه اروپا استفاده شده است.
بعلاوه در این مطالعه به بررسی رفتار دینامیکی پل بعد از شکست عضو بحرانی پرداخته شده است. هدف بررسی کفایت باربری پل بعد از شکست در عضو یا اعضای بحرانی است.
با توجه به پیچیدگی سازهای پلهای خرپایی، فرآیند شکست عضو بحرانی و حمل بار در هر پل، خود دارای الگویی جدید و متفاوت با سایر الگوهای سازهای خرپا میباشد.
تا کنون تحقیقات انجام شده روی پلهای خرپایی در این زمینه مربوط به پلهای بزرگراهی و با اعمال بار استاتیکی بوده است. از جنبههای نوآوری مطالعه حاضر بررسی اثر بعد از شکست عضو روی سازه در پلهای خرپایی راه آهن و تحت بار دینامیکی قطار سریعالسیر میباشد. در مطالعه حاضر تحلیل سازه به صورت دینامیکی و تحت بارگذاری قطار واقعی انجام شده است.