ارزیابی احتمال خرابی و قابلیت اطمینان در پل‌های کابلی جداسازی شده با جداساز غلطکی درون قفس (مطالعه موردی پل کابلی بیل امرسون)

استفاده از جداسازهای لرزه‌ای یکی از روش‌های متداول برای بهبود عملکرد لرزه‌ای پل‌های کابلی است. جداساز غلطکی درون قفس یکی از سیستم های نوین در سال های اخیر است که در ‌این مقاله سعی شده تا احتمال خرابی و قابلیت اطمینان پل‌های کابلی جداسازی شده با استفاده از این جداساز تحت بارهای لرزه‌ای و بعد از حذف یک کابل از آن مورد مطالعه قرار گیرد. به همین منظور پل کابلی بیل امرسون انتخاب و براساس روش مونت کارلو، تحلیل احتمال خرابی برای بروز نقص اولیه و تحت رکوردهای لرزه ای مصنوعی انجام شده است. رکوردهای مصنوعی با توزیع مناسبی از داده های تصادفی براساس محتوای فرکانسی و مدت زمان لرزه و همچنین مطابق مدل تابع چگالی طیفی زمین لرزه با فرکانس غالب کانای-تاجیمی تولید شده‌اند. تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی تحت رکوردهای مذکور برای 2000 نمونه تصادفی و مطابق با روش مونت کارلو در قالب مدلسازی در نرم افزار متلب و اپنسیس انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که بدون نقص اولیه پل دارای ارتعاش و عملکرد مناسب جداساز غلطکی درون قفس تحت رکوردهای لرزه‌ای است و خرابی در پل تنها بصورت بروز تغییرشکلهای ماندگار جزئی در انتهای ارتعاش مشاهده می‌شود. احتمال خرابی پل کابلی مورد بررسی در حالت جداسازی شده بدون نقص اولیه حدود 1 درصد می باشد که دارای شاخص قابلیت اطمینان 2/3263 است. با اعمال نقص اولیه در کابل میانی دهانه وسط مدل تحت برخی رکوردها توسعه نقص و خرابی را تجربه می‌کند. در این شرایط احتمال خرابی 2/81 درصد و شاخص قابلیت اطمینان سازه 1/911 و قابل توجه می‌باشد. چنانچه نقص اولیه در دو کابل مجاور در دهانه وسط ایجاد شود، احتمال خرابی 8/78 درصد و شاخص قابلیت اطمینان 1/3532 بدست می‌آید.

damage probability and reliability assessment of cable-stayed bridge isolated with roll-n-cage (rnc) isolators (case study of bill emerson bridge)

seismic isolators are the common methods to improve the seismic performance of cable-stayed bridges. roll-n-cage (rnc) isolator is one of the modern systems in recent years. in this paper, it is aimed to study the damage probility and reliability of cable-stayed bridges isolated with roll-n-cage (rnc) instruments. for this purpose, bill emerson bridge is selected and based on the monte carlo method, damage probility assessment is performed under artificial seismic records and initial imperfection as cable loss. artificial records have been produced with a proper distribution of random data based on the frequency content and duration of the earthquake and also according to the model of the spectral density function of the earthquake with the dominant kanai-tajimi frequency. nonlinear time history dynamic analysis under the mentioned records are performed for 2000 random samples in accordance with the monte carlo method in the form of modeling in matlab and opensees software. the results show that without initial imperfection, the bridge has proper vibration and isolator performance. the failure is observed only in the form of minor permanent deformations of the deck at the end of the vibration. the probability of failure of the cable-stayed bridge without initial imperfection is about 1%, which has a reliability index of 2.3263. by applying an initial imperfection in the middle cable of the middle span of the model, under some records, it experiences a complete collapse. in these conditions, the probability of failure is 2.81% and the reliability index of the bridge is 1.911.