Development of Analytical Method for Cable-stayed Bridges Considering Local Damages Caused by Failure of Supporting Cables

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Bridge structures are often subjected to extreme conditions such as rough weather, earthquakes, impacts from traffic accidents, and even blasts. Such extreme loads can cause damage to the anchorage zones as a result of high stress concentration and can lead to cable loss. Such extreme loads can cause dam-age to the anchorage zones as a result of a highstress concentration and can lead to cable loss. One of the main targets of this study is to develop an analytical method that increases our understanding of the behavior of long-span cable-supported bridges in the case of the failure of one or several cables,through this method, a formula can be deduced to calculate dynamic amplification factor (DAF) more accurately, which could be useful for academic research. In this study, a parallel-load bearing system is considered as a conceptual model of long-span cable-supported bridges. The objective is to investigate the structural robustness of long-span cablesupported bridges in a cable-loss scenario. The conceptual model consists of a beam suspended from cables (tension elements). A simplified model is intentionally selected to make the analytical approach easier. If examining the simplified model shows a certain phenomenon, a similar phenomenon in more sophisticated models can also be expected. The study considers multiple cable failures and employs an analytical approach, developing an approximation function for stress magnification factor in cable break scenarios, using least squares method. The proposed approximation function is accurate and less than 5% error-free in all tested systems, except for minor β values, and increasing β reduces stress magnifica-tion factor. The parameter β influences the calculation of the cable load. For systems with high β values, smaller design loads are necessary, allowing long-span cable-stayed bridges to be segmented into zones with varying β values. This approach enables the determination of minimum design loads for each zone, ultimately reducing cable design costs in cases of cable loss.

Sobre autores

Ahmed Ahmed

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Autor responsável pela correspondência
Email: engahmedramadan103@gmail.com
ORCID ID: 0000-0002-9411-656X

graduate student

Saint-Petersburg, Russia

Qais Qais

RUDN University

Email: qaiseng@gmail.com
ORCID ID: 0009-0003-0245-2086
Código SPIN: 2820-3305

graduate student

Moscow, Russia

Nikolay Yermoshin

Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

Email: ermonata@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-0367-5375
Código SPIN: 6694-8297

Doctor of Military Sciences, Professor of the Higher School of Industrial, Civil and Road Construction of the Institute of Civil Engineering

Saint-Petersburg, Russia

Bibliografia

  1. Ahmed A.R., Ermoshin N. Assessment of the Cable-Stayed and Cable Damping System Used in the Russky Bridge and Determination of the Force Acting on the Bridge’s Cables. International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry “Interagromash. Cham, Springer Publ.; 2022;575:2719-2730. https://doi.org/10.1007/978-3-031-21219-2_304
  2. Fatollahzadeh A., Naghipour M., Abdollahzadeh G. Analysis of progressive collapse in cable-stayed bridges due to cable failure during earthquake. International Journal of Bridge Engineering. 2016;4(2):63-72.
  3. Das R., Pandey Soumya A.D., Mahesh M.J., Saini P., Anvesh S. Effect of dynamic unloading of cables in collapse progression through a cable stayed bridge. Asian journal of civil engineering. 2016;17(4):397-416. Available from: https://www.magiran.com/p1459145 (accessed: 17.03.2024).
  4. Feng M., Ghosn M. Reliability-based progressive collapse analysis of highway bridges. Structural safety. 2016;63; 33-46. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2016.05.004
  5. Kaiming B., Ren W.-X., Cheng P.-F., Hao H. Domino-type progressive collapse analysis of a multi-span simplysupported bridge: A case study. Engineering Structures. 2015;90:172-182. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.02.023
  6. Ahmed R.A., Yermoshin N.A. Optimum design of cable-stayed bridges considering cable loss scenarios. Asian Journal of Civil Engineering. 2024;25(3):2801-2809. https://doi.org/10.1007/s42107-023-00946-1
  7. Trong K., Iwasaki E. An approximate method of dynamic amplification factor for alternate load path in redundancy and progressive collapse linear static analysis for steel truss bridges. Case Studies in Structural Engineering. 2016;6:53-62. https://doi.org/10.1016/j.csse.2016.06.001
  8. Uwe S. Avoiding disproportionate collapse of major bridges. Structural engineering international. 2009;19(3): 289-297. https://doi.org/10.2749/101686609788957838
  9. Del Olmo C.M.M., Bengoechea A.C.A. Cable stayed bridges. Failure of a stay: Dynamic and pseudo-dynamic analysis of structural behaviour. Advances in Bridge Maintenance, Safety Management, and Life-Cycle Performance, Set of Book & CD-ROM. CRC Press, 2015; p. 943-944.
  10. Mozos C.M., Aparicio A.C. Parametric study on the dynamic response of cable stayed bridges to the sudden failure of a stay, Part I: Bending moment acting on the deck. Engineering Structures. 2010;32(10):3288-3300. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.07.003
  11. Mozos C.M., Aparicio A.C. Parametric study on the dynamic response of cable stayed bridges to the sudden failure of a stay. Part II: Bending moment acting on the pylons and stress on the stays. Engineering Structures. 2010;32(10):3301-3312. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.07.002
  12. Morin C.R., Fischer C.R. Kansas City Hyatt Hotel skyway collapse. Journal of Failure Analysis and Prevention. 2006;6:5-11. https://doi.org/10.1361/154770206X99271
  13. Ahmed A.R., Yermoshin N.A. “Method for investigating the reliability of structural elements of cable-stayed supports’ anchorage: a case study of the Russky Bridge. Transportation Research Procedia. 2022;63:2887-2897. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.336
  14. Haberland M., Hass S., Starossek U. Robustness assessment of suspension bridges. Proceedings, 6th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management (IABMAS 2012), Stresa, Lake Maggiore, Italy, July 8-12, 2012. p. 1617-1624.
  15. Starossek U. Progressive collapse of structures. London: Thomas Telford; 2009.
  16. Shoghijavan, Mohammad. Progressive collapse in long-span cable-supported bridges. Diss. epubli, 2020. https:// doi.org/10.15480/882.3016
  17. Ahmed R.A., Yermoshin N.A. Behavior and performance of cable bridges during sudden cable breakage. Society. 2023;4-2(31);20-26. (In Russ.) EDN: AYZJUN

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».