Karayolu köprülerinin yapısal davranışlarının analitik ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, karayolu köprülerinin yapısal davranışları analitik ve deneysel yöntemler kullanılarak belirlenmiştir. Bu amaçla, laboratuar ortamında oluşturulan model bir köprü ve arazi ortamında inşa edilen Kömürhan ve Gülburnu Köprüleri üzerinde analitik ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir.Doktora tez çalışması üç bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm genel bilgiler bölümü olup; karayolu köprülerinin dinamik davranışı ile ilgili çalışmalar, karayolu köprülerinin analitik modellenmesi, sonlu eleman ve deneysel modal analiz yöntemleri ile ilgili genel bilgiler ve bu yöntemlere ait formülasyonlar bu bölümde sunulmaktadır. İkinci bölümde; yapılan çalışmalar ve bu çalışmalardan elde edilen bulgulara yer verilmektedir. İkinci bölümde yapılan çalışmalar iki kısma ayrılmıştır. İlk kısımda; laboratuar ortamında oluşturulan bir model köprünün dinamik karakteristikleri analitik ve deneysel yöntemler kullanılarak belirlenmiş ve karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Model köprünün sonlu eleman modeli oluşturulup dinamik karakteristikler analitik olarak elde edildikten sonra, model köprü üzerine çevresel ve zorlanmış titreşim testleri uygulanarak köprünün dinamik karakteristikleri deneysel olarak belirlenmiştir. İkinci kısımda; Kömürhan ve Gülburnu Köprüleri'nin yapı-zemin etkileşimini içeren iki ve üç boyutlu sonlu eleman modelleri oluşturularak dinamik karakteristikler analitik olarak belirlenmiştir. Analitik olarak belirlenen dinamik karakteristiklerin karşılaştırılması amacıyla bu iki köprüye çevresel titreşim testleri uygulanmış ve dinamik karakteristikler deneysel olarak belirlenmiştir. Köprülerin sonlu eleman modelleri, malzeme özellikleri ve sınır şartlarındaki değişimler dikkate alınarak deneysel sonuçlara göre iyileştirilmiştir. Köprülerin başlangıç ve iyileştirilmiş sonlu eleman modellerine deprem ivme kaydı uygulanmış, her iki durum için lineer deprem davranışı araştırılmıştır. Ayrıca, Kömürhan Köprüsü'nün yapım aşamalarının ve zamana bağlı malzeme deformasyonlarının dikkate alındığı lineer olmayan analizi de gerçekleştirilmiştir. Üçüncü bölümde; tez çalışmasından elde edilen sonuçlara ve yapılan önerilere yer verilmektedir. Bu bölümü kaynaklar ve özgeçmiş izlemektedir. In this thesis, structural behaviors of highway bridges are determined using analytical and experimental methods. For this purpose, analytical and experimental studies are done on a laboratory bridge model andKömürhan and Gülburnu Highway Bridges.Three main sections are considered in this thesis. In the first section of the thesis; background of dynamic behavior of highway bridges, finite element and experimental modal analysis methods, and formulation of these methods are represented. In the second section of the thesis, analytical and experimental studies done on a laboratory bridge model and Kömürhan and Gülburnu Highway Bridges, and findings from these studies are considered. The second section of the thesis is separated to two main parts. In the first part; dynamic characteristics of laboratory bridge model are determined using analytical and experimental methods. Finite element model of laboratory bridge model is constituted and analytical dynamic characteristics are obtained. Ambient and forced vibration tests are conducted to laboratory bridge model and experimental dynamic characteristics are determined. In addition, analytical and experimental results are compared to each other. In the second part; two and three dimensional finite element models of Kömürhan and Gülburnu Highway Bridges considering soil-structure interaction are modeled and dynamic characteristics are determined analytically. To validate the analytical results, ambient vibration tests are applied to the bridges and dynamic characteristics are determined experimentally. Finite element models of the bridges are updated according to experimental results using some uncertain parameters such as material properties and boundary conditions. Linear time history analyses of both of initial and updated finite element models are performed. Also, construction stage analyses of Kömürhan Highway Bridge considering time dependent material properties are done to determine the nonlinear behavior. In the third section of the thesis; conclusions and some suggestions related to the thesis study are represented. Lastly, references and autobiography are represented.