نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

ارزیابی رفتار لرزه‌ای پل معلق مجهز به میراگر جرمی تحت رکوردهای لرزه‌ای حوزه دور از گسل با استفاده از روش DEMATEL (مطالعه موردی: پل گلدن‌گیت)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری رشته مهندسی عمران، دانشکده عمران معماری و هنر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران معماری و هنر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات
3 دانشیار گروه مهندسی عمران دانشگاه خوارزمی
4 دانشکده عمران، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
زمینۀ پژوهش: مطالعۀ میزان اثرگذاری و اثرپذیری دقیق پارامترهای مختلف بر یکدیگر در سازه‌های مهم و حیاتی نظیر پل‌های معلق بسیار سخت و پیچیده است. لذا یکی از روش‌های نوین ارزیابی پل‌های معلق در حین زلزله و پس از آن، استفاده از روش DEMATEL بوده که یک معیار دقیق از تأثیرگذاری و تأثیرپذیری پارامترهای مختلف است. به همین دلیل در این پژوهش این مهم با استفاده از روش مذکور، تحت رکوردهای لرزه ای حوزۀ دور از گسل بر روی پل معلق گلدن‌گیت مدل‌سازی، ارزیابی و تحلیل شده است.
روش پژوهش: در این پژوهش، رفتار لرزه‌ای پل معلق مجهز به میراگر جرمی تحت رکوردهای لرزه‌ای حوزۀ دور از گسل (مطالعۀ موردی: پل گلدن‌گیت) با استفاده از روش DEMATEL مورد بررسی قرار گرفته است. پل به‌صورت سه‌بعدی در نرم‌افزار Abaqus مدل‌سازی شده است. تحلیل‌های تاریخچه زمانی تحت هفت رکورد حوزۀ دور از گسل صورت گرفته است که تحلیل مودال برای استخراج فرکانس‌های طبیعی و شکل مودها انجام شده و سپس پاسخ زمانی سازه تحت رکوردهای زلزله بررسی شده است.
یافته‌ها: همچنین در این پژوهش مشخص شد که استفاده از تحلیل غیرخطی در مدل‌سازی پل‌های معلق می‌تواند دقت پیش‌بینی پاسخ لرزه‌ای را به‌میزان قابل‌توجهی افزایش دهد. نتایج بیانگر کارایی مناسب میراگر جرمی در کاهش تغییرمکان‌های لرزه‌ای بوده است؛ به‌نحوی که استفاده از میراگر جرمی توانسته است به‌طور متوسط میانگین تغییرمکان‌های ماندگار ایجادشده در پل را به میزان ۳۵ درصد کاهش دهد.
نتیجه‌گیری: با استفاده از روش شبکۀ عصبی پیشنهادی با دقت بالای ۹۰ درصد و استفاده از روش DEMATEL مشخص شده است که تغییرمکان و مود ارتعاشی سازه، تأثیرپذیرترین پارامتر و سختی پایه‌ها و کابل‌ها و همچنین رفتار میراگر جرمی تأثیرگذارترین پارامترها بوده‌اند. زمان تحلیل و پیچیدگی بسیار زیاد مدل‌سازی و تحلیل زمان‌بر، از محدودیت‌های تحقیق بوده است
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Seismic Performance of a Suspension Bridge Equipped with a Tuned Mass Damper under Far-Field Ground Motions Using the DEMATEL Approach: A Case Study of the Golden Gate Bridge

نویسندگان English

Mohammad Taghi Khani 1
Mir Hamid Hosseini 2
Seyed Hossein Hosseini Lavasani 3
Pasha Javadi 4
1 Ph.D. Candidate in Civil Engineering, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, SR.C., Islamic Azad University
3 Associate Professor at Department of Civil Engineering, Kharazmi University
4 Civil engineering departent, Research and Science Branch, Islamic Azad University, Tehrn, Iran
چکیده English

Background: One of the novel methods for evaluating suspension bridges during and after earthquakes is the use of the DEMATEL method. This approach provides an effective framework for identifying the relationships and importance of influencing parameters in the seismic assessment of complex structural systems.
Methods: In this study, the seismic behavior of a suspension bridge equipped with a tuned mass damper (TMD) under far-field earthquake records (Case study: Golden Gate Bridge) was investigated using the DEMATEL method. A three-dimensional finite element model of the bridge was developed in ABAQUS software. Time-history analyses were performed using seven far-field earthquake records. First, modal analysis was conducted to extract the natural frequencies and mode shapes of the bridge. Subsequently, the time-dependent structural responses under earthquake excitations were evaluated.
Results: The results indicate that the main cables and towers have the greatest contribution to seismic energy absorption, while the flexibility of the suspension system reduces the transmission of seismic forces to the deck. Furthermore, it was demonstrated that applying nonlinear analysis in the modeling of suspension bridges can significantly improve the accuracy of seismic response predictions. The results also confirm the effectiveness of the tuned mass damper in reducing seismic displacements. The use of a TMD reduced the average permanent displacements developed in the bridge by approximately 35%.
Conclusion: Based on the proposed neural network approach, with an accuracy exceeding 90%, and using the DEMATEL method, it was determined that structural displacement and vibration modes are the most influential response parameters. In addition, foundation and cable stiffness, as well as the behavior of the tuned mass damper, were identified as the most effective influencing parameters. The long computational time and high complexity associated with modeling and analysis represent the main limitations of this research.

کلیدواژه‌ها English

Tuned Mass Damper (TMD)
Artificial Neural Network
DEMATEL Method
Suspension Bridge
Golden Gate Bridge
[1] Takin, K., Doroudi, R., and Doroudi, S. (2021), "Vibration Control of Structure by Optimising the Placement of Semi-Active Dampers and Fuzzy Logic Controllers" Australian Journal of Structural Engineering, 22(3), pp.222-235.
[2] Astaneh-Asl, A. (2017), "Preservation of Historical Bridges in USA: the Golden Gate Bridge and the Albion River Bridge Cases", Preservation, 12, pp.15.
[3] Nakamura, Y., Der Kiureghian, A., and Liu, D. (1993), "Multiple Support Response Spectrum Analysis of the Golden Gate Bridge" Report No. UBC/EERC-93/05. Berkeley, CA: Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California at Berkeley.
[4] Castro, J.P. (2026), "Risk Management in Uncharted Territory: Lessons from the Golden Gate Bridge for the AI Era", ResearchGate.
[5] Ghafari, R., and Faraji, F. (2025), "Integrating Smart Polymers, Digital Twins, and AI for Corrosion Mitigation and Structural Health Monitoring in Large-Scale Infrastructure: A Case Study on the Golden Gate Bridge", In Proceedings of the International Conference on Urban Planning, Architecture, Civil Engineering & Environment, Wolfsburg, Germany, 6.
[6] Chen, J.T., Kao, H.C., Lee, J.W., and Lee, Y.T. (2026), "Analytical Solutions and FEM Results for the Vibration Response of a Cantilever Beam with Two End Springs Subjected to the Support Motion", International Journal of Structural Stability & Dynamics, pp.2750385.
[7] Game, T., Vos, C., Morshedi, R., Gratton, R., Alonso-Marroquin, F., and Tahmasebinia, F. (2016), "Full Dynamic Model of Golden Gate Bridge", In AIP Conference Proceedings, 1762(1), pp.020005.
[8] Jiménez-Alonso, J.F., Suzana, E., Duvnjak, I., and de Sá Caetano, E. (2025), "Evolutionary Game Theory-Based Finite Element Model Updating of a Moveable Cable-Stayed Footbridge", Journal of Civil Structural Health Monitoring, 15(2), pp.355–370.
[9] Neupane, S., and Pantelides, C.P. (2026), "Finite-Element Modeling of a Post-Tensioned Bridge Bent with Tension-Only Replaceable Anchors", Journal of Bridge Engineering, 31(2), pp.04025106.
[10] AASHTO. (2020), LRFD Bridge Design Specifications (9th ed.). American Association of State Highway & Transportation Officials.
[11] Yan, Y., and Hajjar, J.F. (2024), "A Parametric Approach for Creating Finite Element Models from Point Clouds for Steel Superstructure Components in Steel Girder Bridges", Structure & Infrastructure Engineering.
[12] Zounemat-Kermani, M., Kisi, O., and Rajaee, T. (2013), "Performance of Radial Basis and LM-Feed Forward Artificial Neural Networks for Predicting Daily Watershed Runoff", Applied Soft Computing, 13(12), pp.4633–4644.
[13] Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) (2026) PEER Ground Motion Database. University of California, Berkeley. Available at: PEER Ground Motion Database.
[14] Standard 2800 (2015), "Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings (4th edition)", Road, Housing and Urban Development Research Center. (in Persian)
[15] Guo, W., Deng, Q., and Pan, X.D. (2013), "Risk Evaluation of Highway Tunnel Construction Based on DEMATEL Method", Applied Mechanics & Materials, 368–370, pp.1472–1476.
دوره 20، شماره 53 - شماره پیاپی 54
در حال انجام
پاییز 1405
صفحه 5-23

  • تاریخ دریافت 08 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 27 فروردین 1405
  • تاریخ پذیرش 29 فروردین 1405
  • تاریخ اولین انتشار 26 مرداد 1405
  • تاریخ انتشار 01 آبان 1405