بخشی از مقاله
ارزیابی روش های مختلف تعمیر، تقویت و مقاوم سازی لرزه ای پل های راه آهن بامطالعه موردی
چکیده
در این مقاله راهکارهای مختلف تعمیر، تقویت و مقاوم سازی لرزه ای پل های راه آهن از جمله روش استفاده از بتن درجا ریز، بتن پر مقاومت، بتن های پلیمری و رزینی، روش های بهره گیری از تجهیزات مستهلک کننده انرژی و ... مورد ارزیابی قرار گرفته شده اند. از جمله موارد بیان شده بهره گیری از دستگاه های تکیه گاهی لرزه ای از جمله دستگاه های تکیه گاهی لاستیکی با هسته سربی می باشند که در این پژوهش به بررسی اثرات بهره گیری از این دستگاه در حد فاصل بین عرشه با سرستون ها و کوله-های پل قطعه سوم راه آهن اصفهان- شیراز و قیاس آن با حالت اتصال صلب این مکان با استفاده از تحلیل طیفی پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که بهره گیری از دستگاه های تکیه گاهی هسته سربی به نحو مورد مطالعه سبب کاهش سختی سازه و افزایش پریود آن تا حدود 8 برابر می شود، همچنین سبب می شود عرشه تحت اثر زلزله بر روی این تجهیزات بلغزد و از آسیب های متداول محل اتصال عرشه با زیر سازه جلوگیری شود. بهره گیری از این تجهیزات به نحو مورد مطالعه سبب می شود بخش اعظم انرژی ناشی از زلزله در مودهایی از سازه مستهلک شود که سازه در آنها تغییر شکل قابل ملاحظه ای ندارد که این عمل سبب جلوگیری از اعوجاج های پیچیده سازه می شود و نهایتا سبب می-شود برش پایه سازه مورد مطالعه در راستاهای x و y به ترتیب تا حدود %35 و %47 کاهش یابد که این کاهش پاسخ و بهبود رفتار لرزه ای سازه با توجه به ظرفیت محدود اجزای سازه ای می تواند بسیار ارزشمند و رهگشا باشد.
واژگان کلیدی: تعمیر و تقویت، مقاوم سازی پل های راه آهن، دستگاه های تکیه گاهی هسته سربی
1
مقدمه
کشور ایران از نظر لرزه خیزی از جمله نقاط بسیار فعال در سطح جهان مـی باشـد. بـا انجـام مطالعـات میـدانی و تجزیـه و تحلیل های نرم افزاری انجام یافته طی سه دهه گذشته و پیشرفت و تکامل آیین نامه ها با توجه به معرفت زمـان و همچنـین طراحی سازه های موجود مطابق آیین نامه های گذشته و عملکرد لرزه ای آنها نشان داده شده است که تعداد قابل اعتنایی از پل های شهری، راه و راه آهن کفایت لازم برای خدمت رسانی و مقاومت در مقابل نیروهای ناشی از زلزله های محتمل الوقوع در طول عمر مفید باقی مانده، با میزان احتمال وقوع معین مورد انتظار در این بـازه زمـانی را دارا نمـی باشـند. لـذا شـناخت راهکارهای مختلف و چالش های پیش رو جهت تعمیر، تقویت و مقاوم سازی سازه های مختلف از جمله پل هـا در برابـر زلزلـه می تواند بخش کثیری از مشکلات جوامع بشری از جمله خسارات جانی، مالی، معنوی و ... را در اثر زلزله مرتفع سازد.
ستون های پل های بتن آرمه ی موجود که مدت قابل ملاحظه ای از ساخت آنها گذشته است، در مـوارد متعـددی شـرایط حداقلی شکل پذیری خمشی و مقاومت برشی را مطابق آیین نامه ها ارضا نمی نمایند، به همین دلیل احتمـال بـروز شکسـت خمشی در نواحی مستعد تشکیل مفاصل پلاستیک، به ویژه در نواحی حضور وصله آرماتورهای طـولی، و همچنـین احتمـال بروز شکست برشی یا شکست های ترکیبی خمشی - برشی باید مورد بررسی قرار گیرد. رفع نارسایی های ناشی از عدم کفایت پایه ها از نظر ظرفیت مکفی شکل پذیری از جمله اقدامات ضروری جهت بهسازی لرزه ای اکثر پل های موجود می باشد.
تغییر محل تشکیل مفاصل پلاستیک در پل های شهری موجود به علت تغییرات محوطه سازی بدون هماهنگی بـا طراحـان پل که احتمال بروز شکست های موضعی که در زمان طراحی پیش بینی نشده اند، از جمله نکات بسـیار مهـم در زمـان مقـاوم سازی و مطالعه پل ها بشمار می آید.
در مقاوم سازی لرزه ای پل ها ممکن است با محصور نمودن برخی نواحی محدود از ستون ها، نواحی دیگری از آنها که به دلیل قطع آرماتورها، کمبود در پیکره آرماتوربندی سازه بوجود آید و امکان دارد که موقعیت شکست از محل پیش بینی شده به محل دیگری انتقال یابد که در طرح های بهسازی و مقاوم سازی سازه هـا بـا در نظـر گـرفتن تمـامی جوانـب بـه چنـین احتمالاتی می بایست توجه ویژه شود.
برخی از روش ها و گزینه های متداول بهسازی لرزه ای در ارتباط با نارسایی های تکرار شونده ستون های بتن آرمه پـل-ها به طور عمده شامل موارد زیر می باشند که بسته به شرایط و وضعیت و نوع نارسایی و جنبه های فنی و اقتصـادی مـورد بهره گیری قرار داده می شوند( مالک، :(1389
تعویض تمام یا بخشی از ستون، افزودن ستون های مکمل یا دیوارهای مکمـل، تقویـت خمشـی و برشـی، ارتقـای شـکل پذیری، بهره گیری از تاندون های پس کشیده، استفاده از نوارهای پس کشیده از مواد فیبری کامپوزیت و اپوکسی، استفاده از پوشش کامل با مواد فیبری کامپوزیت، اجرای پوشش پیرامونی بتن آرمه، اجرای پوشش پیرامونی فولادی، بـا یـا بـدون بـتن پرکننده، افزودن تیرهای متصل کننده ستون ها در میانه ارتفاع در موارد ممکن به قصد تشکیل قاب و کاهش طول مؤثر.
معمولا گسیختگی در ستون های فولادی به علل مختلف از جمله بروز کمانش کلی و موضـعی، شکسـت جـوش متـاثر از خستگی کم تواتر ناشی از بارهای لرزه ای و ... اتفاق می افتد. برای بهسازی ستون ها و پایه های فولادی و رفع نارسـایی هـای موجود می توان از روش های نمونه زیر بسته به نارسایی سازه مورد نظر بهره گیری نمود:
تقویت موضعی و کلی اعضا به جهت ارتقای شکل پذیری و ممانعت از بـروز کمـانش کلـی و موضـعی، جـایگزینی اعضـای نارسا با اعضایی مناسب بویژه هنگانی که خوردگی های وسیع در اعضا وجود دارد یا ترک های ناشی از خستگی گسـترش پیـدا نموده است، تقویت پایه ها در برابر بارهای خمشی و برشی، افزودن ستون ها و یـا سیسـتم هـای مهاربنـدی مکمـل، تقویـت اتصالات و جوش ها به قصد ارتقای شکل پذیری و ممانعت از بروز شکست، اجرای پوسته پیرامونی نظیر جاکت های فولادی و
...، ریختن بتن درون ستون های توخالی فولادی، بهره گیری از سیستم های مکانیکی جهت تقلیـل نیروهـای اعمـالی ناشـی از وجود اعضای فوقانی که سوار بر ستون می باشند.
از جمله راهکارهای تعمیر، تقویت و مقاوم سازی سرستون های بتن آرمـه مـی تـوان بـه جـایگزینی کامـل آن، تقویـت بـا پوشش های پیرامونی بتن آرمه، استفاده از پیش تنیدگی، مواد فیبری کامپوزیت، پوشش فولادی، اجرای تیـر جدیـد در زیـر سرستون، اجرای تیر جدید یکپارچه با ستون موجود در میانه ارتفاع ستون جهت تقویت قاب متشکل از ستون و سرسـتون و کاهش پاسخ سرستون و ستون و ... اشاره نمود.
روش های مختلفی جهت تعمیر، تقویت و مقاوم سازی سرستون های فولادی وجود دارد که می توان بـه جـایگزینی کامـل آن، تقویت بال، جان، کاهش نسبت بعد به ضخامت اجزا برای کاهش احتمال بروز کمانش موضعی، اجرای مهار جانبی بـرای ممانعت از کمانش جانبی، استفاده از ورق مورب یا ورق پوششی جان در چشمه اتصال ستون به سرسـتون، تقویـت خمشـی، تقویت برشی، استفاده از مهاربندی تقویتی برای مجموعه ستون و سرستون مرجحاً مهاربندی شکل پذیر واگـرا بـا اصـلاح سرستون به منظور قابلیت ایفای نقش به عنوان تیر پیوند برش و ... اشاره نمود.
در ارتباط با اتصالات ستون به سرستون، اغلب ضعف چشمه اتصال و همچنین ادوات اتصـال از نارسـایی هـای متـداول در سازه های فولادی هستند که می توان با روش های تقویتی متداول این نقیصه ها را برطرف ساخت اما در سازه های بتن آرمه علاوه بر تقویت اتصال به کمک مصالح پوششی از جنس بتن آرمه یا فلز، از مواد کامپوزیت فیبری نیز به طـور فزاینـده بهـره گیری می شود.
دَوَرانِ رفت و برگشتی شالوده سطحی، در حد کنترل شده، می تواند با توجه به اثر رفتار غیرخطی خاک تحت فشـار، در حوالی لبه های شالوده های سطحی اثری در جهت ایزولاسیون ارتعاشی از خود بروز دهد و در مواردی که ستون ها و شالوده فاقد شکل پذیری لازم باشند، مانع شکست آنها گردد. معذلک دوران قابل ملاحظه غیر قابل برگشـت، از نظـر بهـره بـرداری بسته به ملزومات عملکردی مورد نظر ممکن است معیارهای پذیرش را نقض نماید و در این حالت بهسازی شالوده مورد نیاز خواهد بود. از روش های سنتی بهسازی شالوده برای کاهش احتمال واژگونی و همچنین کاهش میزان دوران شالوده، افزایش ابعاد شالوده، با یا بدون اجرای شمع های جدید می باشد. همچنین در حالی که پایداری شالوده مورد تردیـد باشـد، افـزایش مساحت شالوده از روشهای بهسازی رایج به شمار می رودمعمولاً. افزایش مساحت شالوده مستلزم ایجاد ارتباط لازم و مکفی بین بتن مسلح جدید و شالوده موجود و تقویت شالوده موجود می باشد( مالک، .(1389
ارزیابی برخی روش های تعمیر، تقویت و مقاوم سازی لرزه ای سازه ها
مقاوم سازی سازه های موجود یا تعمیر و تقویت آنها آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبـود نارسـایی هـای ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصـالح و تجهیـزات مناسـب و شـیوه هـای اجرایـی صحیح بطور متعارف انجام می گردد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی، پس کشیدگی خارجی، بهره گیری از تجهیزات مستهلک کننده انرژی، بهره گیری از بـتن درجـاریز و پـیش سـاخته بـا اسـتفاده از روش های متنوع و ... تعدادی از روش های متعارف می باشند.
در اکثر کارهای تعمیر و تقویت سازه در روش بتن درجاریز، بتن معمولی بصورت یک ماده درجاریز به کـار مـی رود کـه در بسیاری از موارد نتایج آن در اثر جمع شدگی سیمان معمولی که منجر به کاهش پیوستگی بین بتن قدیم و بـتن جدیـد مـی-شود رضایت بخش نبوده است که جهت رفع این نقیصه و بهبود شرایط چسبندگی، استفاده از بتنی بـا مقاومـت بـیش از بـتن موجود در عضو اصلی توصیه می شود. بهره گیری از بتن دارای اسلامپ و نسبت آب به سیمان پایین منجـر بـه مشـکل شـدن عمل تراکم، به ویژه هنگامی که جهت ساخت ژاکت های نازک بکار می روند می شود که برای رفع این نقصان اسـتفاده از فـوق روان کننده ها و رساندن میزان اسلامپ به 200 میلیمتر مطابق با روش استاندارد مخروط آبرام راهکاری منطقـی خواهـد بـود. جهت اجرای تعمیر و تقویت به روش بتن درجاریز، سطوح قدیمی خشن و تمیز امکان چسبندگی بین بتن موجود و بتن جدید را افزایش می دهند.
در مقاوم سازی( تعمیر و تقویت) بتن با بهره گیری از بتن پر مقاومت با استفاده از مواد ضد جمـع شـوندگی، بـرای سـاخت ژاکت هایی که بتن آنها درجا ریخته می شود، استفاده از یک ملات خشک بسته بندی شده مـی توانـد مـوثر باشـد کـه مـلات مذکور شامل سیمان، ماسه نرم( حداکثر تا 2 میلیمتر)، مواد فوق روان کننده و افزودنی های انبساط دهنده به میزان مقتضی و با توجه به سطح عملکرد مورد انتظار می باشد. با اختلاط مواد فوق با آبی معادل %15 وزن خود، ملات روانی حاصل شـده پـس از زمان بسیار کوتاهی به مقاومتی قابل توجه( مثلا 30 مگاپاسکال در 24 ساعت یا 70 مگاپاسکال در 28 روز) می رسد.
روش بتن پاشی در صورت وجود تجهیزات ضروری و نیروهای با تجربه می تواند راهکاری مناسب بـرای انجـام بخشـی قابـل توجه از کیله عملیات های تعمیر و تقویت بتن باشد. به علت عدم نیاز به قالب بندی جهت عملیات بتن پاشـی مـی تـوان از آن جهت تقویت هر سطحی با هر انحنایی استفاده نمود. از جمله مهمترین محاسن این روش، عدم نیاز به قالب، ایجاد چسـبندگی مطلوب بین بتن موجود و بتن جدید به سبب انرژی تراکم قابل توجه در حین بتن پاشی و مقاومت بالا به دلیل نسـبت آب بـه سیمان کم است و از معایب آن می توان عدم کنترل کمی نسبت آب به سیمان و همچنین جمع شدگی زیاد بتن کـه اسـتفاده از شبکه مفتولی را بعنوان آرماتوربندی اضافی اجتناب ناپذیر می کند و نهایتـا بـه هـدر رفـتن کسـر بزرگـی از مـواد بـه علـت برجهیدن از سطح تحت بتن پاشی را برشمرد.
از دیگر روش های تعمیر و تقویت سازه ها بهره گیری از بتن پلیمری است. بتن اصلاح شده با پلیمر با جـایگزینی بخشـی از سیمان های معمولی با پلیمرهای خاصی که بعنوان اصلاح کننده های سیمانی مورد استفاده قرار می گیرند، تولیـد مـی شـود. پلیمرهایی که به عنوان پراکنده سازهای آب تهیه می شوند، بعنوان روان کننده هایی که آب مـورد نیـاز را کـاهش مـی دهنـد عمل می نمایند و سبب افزایش پیوستگی بین بتن موجود و بتن جدید می شوند و مقاومت بتن سـخت شـده را افـزایش مـی-دهند، از جمله معایب این بتن ها حساسیت آنها نسبت به آتش سوزی است و به دلیل خصلت قلیایی ضعیف خـود، نسـبت بـه بتن های معمولی مقاومت کمتری در برابر کربناته شدن دارند.
از بتن های رزینی نیز جهت تعمیر و تقویت سازه ها بهره گیری می شود که در آنها رزین جایگزین سیمان شده است، بـتن رزینی جایگزین قطعات بتنی می شوند که قلوه کن می شده اند. برای سهولت کار و اطمینـان بیشـتر از پیوسـتگی کـافی بـین بتن های جدید و قدیمی، لازم است سطح بتن قدیمی کاملا تمیز و به رزین خالص آغشـته شـده باشـد. بـتن هـای رزینـی بـه سنگدانه های ویژه ای برای رسیدن به خواص دلخواه و شرایطی خاص جهت اجرا نیاز دارند چرا که تمام سیستم های دوجزئـی آنها، نسبت به رطوبت و دما حساس می باشند.
یکی از رایج ترین راهکار های مقاوم سازی ناحیه کششی اجزای بتنی سازه ها، بهره گیـری از آرماتورهـای جدیـد در نـواحی آسیب پذیر سازه می باشد که منجر به انتقال نیروی ایجاد شده در آرماتورهای قدیمی از طریق جـوش بـه آرماتورهـای جدیـد می شود. برای این کار معمولا فولاد نرمه به علت سهولت در جوشکاری به آرماتورهای آجـدار تـرجیح داده مـی شـوند. اتصـال جوشی بین آرماتورهای قدیمی و جدید به کمک آرماتورهای ریشه انجام می شود. معمولا آرماتورهای ریشه به همان قطر بـوده و یا حداقل قطرشان نباید از نمره 16 کمتر باشد و طولشان نباید کمتر از پنج برابر قطرشان باشد.
در سال های اخیر استفاده از کامپوزیت های پلیمری در بهسازی سازه های بتن آرمه رشد قابل توجهی داشته اسـت کـه دلیل اصلی آن نیاز به افزایش طول عمر مفید سازه ها و ارتقای اساسی زیرساخت ها می باشد. از جملـه ویژگـی هـای اصـلی کامپوزیت های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد.
از جمله راهکارهای بسیار پرکاربرد در زمینه مقاوم سازی سازه ها بهره گیری از ورق های FRP می باشـد. ورق هـای FRP نسبت به ورق های فولادی از مزایایی مثل محدود بودن وزن، دوام در برابر شرایط محیطی، امکان تولید در ابعاد بـزرگ، مـدول الاستیک کم و تغییر شکل های بزرگ تا لحظه گسیختگی، که برای پیش تنیدگی بسیار مفید است برخوردار هستند. به دلیـل رفتار ارتجاعی آنها تا لحظه گسیختگی، این مصالح را به تنهایی باید در شمار مواد با شـکل پـذیری کـم دانسـت، ایـن ورق هـا درصد بزرگی از مقاومت اولیه خود( 15 تا 60 درصد) را تحت بارگذاری ثابت از دست می دهند( رهایی و فیـروزی، .(1384 در جدول زیر خواص مکانیکی ورق های FRP نشان داده شده است.
در مواردی که احتمال خوردگی فولاد مصرفی در اجزای بتن آرمه وجـود دارد بعلـت عـدم قابلیـت بـرآورد و پـیش بینـی گسترش نیروهای ناشی از فرآیند خوردگی فولاد در اجزای بهره گیری از پوشش FRP صحیح نیست و می تواند این ورق ها را به مخاطره اندازد. اثرات خوردگی و رسوبات آن باید از روی بتن پاکسازی شده و خرابی هـای ناشـی از خـوردگی قبـل از بکارگیری هر نوع سیستم پوشش بیرونی FRP ترمیم شوند.
استفاده از این FRP سبب افزایش مقاومت خمشی، برشی و فشاری مـی شـود امـا منجـر بـه افـزایش سـختی نمـی شـود. بزرگترین نقطه ضعف این مواد ضعف در برابر آتش سوزی و اشعه مافوق بنفش بود کـه بـا سـاخت و اسـتفاده از پلیمـری غیـر ارگانیک به نام ژئوپلیمر این نقصان نیز مرتفع شد. با طراحی مناسب و بهره گیری صحیح از این مـاده مـی تـوان گسـیختگی از نوع جداشدگی ماده مرکب را بطور کامل بر طرف نمود.
از جمله مشکلات مختلف پل های پیش تنیده طره با دهانه پیوسته تغییر شکل های بیش از حـد انـدازه و تـرک خـوردگی عرضی مقاطع در منطقه میانی تیرها و یا به دلیل بروز تنش های کششی در قسمت تحتانی تیرهاست. این اخـتلالات ناشـی از اثر همزمان چندین عامل مختلف به شرح زیر بود( رهایی و فیروزی، :(1384
- در نظر نگرفتن گرادیان حرارتی در محاسبه پل های نامعین، که لنگر خمشی قابل ملاحظه ای در این سازه ها ایجاد می کند.
- کم بها دادن به افت های پیش تنیدگی ناشی از پدیده اصطکاک، شل شدگی، شل شدگی کابل، وارفتگی و جمع شدگی بتن.
- عدم شناخت کافی پدیده توزیع مجدد نیروهای ناشی از وارفتگی که موجب افزایش لنگر خمشی در وسط دهانه و کـاهش آن در محل تکیه گاه ها می گردید.
- ندرتا به دلیل گسیختگی برخی از کابل های پیش تنیدگی، که بصورت مناسبی محافظت نگردیده بودند.
جهت تعمیر و تقویت اینگونه سازه ها اعمال پیش تنیدگی اضافی با در نظر گرفتن جمعی جهات می تواند راهکاری مناسـب باشد است که انجام آن به وسیله کابل های داخلی بتن میسر نیست. بدین جهت، مساله بکارگیری پیش تنیدگی خارجی مـورد توجه قرار گرفت. ایده اصلی روش مقاوم سازی سازه ها به روش پیش تنیدگی خارجی بر این اساس اسـت کـه پـیش تنیـدگی کابل ها تولید تنش هایی با علامت مخالف با آنچه که در سازه اصلی وجود دارد می کند که منجر بـه افـزایش ظرفیـت بـاربری سازه خواهد شد.
روش پیش تنیدگی خارجی برای مقاوم سازی پل های فلزی روشی موثر و نسبتا ساده می باشد. نیروهای پیش تنیدگی کـه به سازه مقاوم سازی شده القا می گردند منجر به باز توزیع نیروهای داخلی می شوند. به بیان ساده، پیش تنیدگی باعث کاهش تنش ها در اعضایی که باید تنش های آنها کاهش یابد در مقایسه با وضعیت اولیه آنها می گردد.
از جمله روش های تعمیر و تقویت پل ها جهت جلوگیری از فروریزی دهانه های آنها شامل بهره گیری از مهارهای میله ای، مهارهای کابلی، تعریض تکیه گاه ها( سرستون ها و کوله ها)، ایزولاسیون پایه ها( بهره گیری از دستگاه های تکیه گاهی لـرزه-ای) و ... می باشند. شاید عمومی ترین روش، تقویت درزهای قابل حرکت شامل اضافه کردن مهار به آنها جهت بستن قـاب هـا به یکدیگر و محدود کردن تغییر مکان نسبی قابها و فراهم کردن یک مسیر انتقال بـار در امتـداد درز مـی باشـد. مهارهـای دو انتها، گره های قابل حرکت را به وسیله کابل های فولادی یا میلگردهای با مقاومت بالا را جهت جلو گیـری از سـقوط عرشـه از تکیه گاه هایش می بندند.
برای تیرهای با تکیه گاه ساده، کابل ها بوسیله یک بالشتک به قسمت زیرین بال تیر متصل شـده و پـس از پیچانـده شـدن حول قاب دوباره در طرف دیگر مهار می گردند. این روش توسط اکثر طراحان تقویت ترجیح داده می شود. یک روش دیگر این است که کابل ها توسط یک بالشتک به بال تحتانی وصل شوند و باز بصورت مفصلی به یک بالشتک در طرف دیگر وصـل مـی-شوند. روش اخیر برای پل های کوتاه تر که مساحت نشیمنگاه بزرگتر نیز داشته باشند بکار مـی رود. عـلاوه بـر ایـن مهارهـای کابلی برای تیرهای پیش ساخته اغلب حول تیر کلاهک( تیر عرضی) پیچانده می شوند( رهایی و فیروزی، .(1384
در صورتی که تیرهای موجود در قاب زیر سازه پل ها در برابر زلزله ضعیف باشند تقویت تیرها به وسیله پیش تنیـده کـردن یا استفاده از ژاکت بتنی به دلیل اتکای تیرهای عرشه به آنها راهکاری منطقی و ساده به نظر مـی رسـد. در ایـن روش ظرفیـت شکل پذیری به وسیله اصلاح دورگیری، مهار آرماتورها یا افزایش ظرفیت برشی افـزایش مـی یابـد. شـاید بهتـرین روش بـرای تقویت تیرهای قاب زیر سازه مقاوم سازی آنها در مقابل نیروهای ایجاد کننده مفاصل پلاستیک در ستون باشد.
با فرض عدم ایجاد اشکال از نظر زیبا شناختی، ضعف تیرهای قاب را می توان با ایجاد یک تیر جدیـد مـا بـین سـتون هـای قاب، مرتفع نمود. این تیر رابط از شکست تیر اولیه یا گره های تیر به ستون جلوگیری نموده و مقاومت جانبی و سختی قاب را افزایش و طول مهار نشده ستون را کاهش می دهد. در صورت تقویت تیر با تیر پیوند نیروی برشی ستون افزایش می یابـد کـه مقاومت ستون در برابر برش و احتمال تقویت برشی آن باید مورد ارزیابی قرار گیرد، عمل مذکور مقدار لنگر را در جهت طـولی پل کاهش نمی دهد.
اکثر ستون های پل های ساخته شده عموما در مقابل برش، خمش و یا دورگیری جانبی ضـعیف هسـتند. در شـروع جـاری شدن میلگردها به علت لغزش آرماتورهای طولی وصله، یک مفصل پلاستیک در ناحیه دارای وصله پوششی ایجـاد شـده و طـی چند سیکل اول خمش غیر الاستیک، ظرفیت باربری بصورت قابل توجهی کاهش می یابد. این روش با توجه به تشکیل مفصـل در پای ستون و در نتیجه جلوگیری از تعمیرات پر هزینه شالوده در موارد متعددی در اولویت می باشد.
ضعف های عمومی و مشترک ستون های پل که شامل وصله پوششی ناکافی، کم بودن مقاومت برشی، دورگیری ناکافی بتن و کمانش آرماتورهای طولی است، همگی می توانند بوسیله اضافه کردن یک ژاکت خارجی به ستون تا حدی کـاهش یابنـد. در شرایط مقابله مناسب با انبساط جانبی بوسیله ژاکت گذاری ستون چهار پتانسیل ضعف لرزه ای زیر اصلاح می شوند( رهـایی و فیروزی، :(1384
-1 به دلیل نیروی گیرداری جانبی که در محل وصله ایجاد می شود وصله پوششی میلگردهای طولی عملکرد بهتری دارند. -2 با توجه به اینکه پوشش ها در نقش خاموت های مارپیچی عمل می کنند مقاومت برشی ستون افزایش می یابـد. همچنـین ژاکت از باز شدن ترک های برشی قطری پیشگیری نموده و این به معنی جلوگیری از کاهش مقاومت برشی ناشـی از درگیـری بین سنگ دانه های بتنی می باشد.
-3 نظر به اینکه ژاکت ها از پکیدن سطح بتن جلوگیری می کنند، در نتیجه ضعف ناشی از کمانش میلگردها از بین می رود. -4 فشار محدود کننده جانبی از طرف ژاکت روی بتن، کرنش نهایی و مقاومت نهایی بتن را افزایش می دهد.
در بسیاری از موارد ژاکت های فولادی در ستون هایی که ظرفیت برشی ناکافی دارند در کل ارتفاع ستون قـرار مـی گیرنـد. در مواردی که تقویت اعضا به علت عدم دورگیری ناکافی بتن می باشد به منظور پوشش ناحیه دارای لولای پلاستیک، ژاکت ها غالبا در همان بخش از عضو قرار می گیرند. کالترنس، برای ژاکت هایی که در قسمتی از ارتفاع اعضا قرار می گیرند یک ارتفـاع حداقل ژاکت برابر با 1/5 برابر بعد اولیه ستون را در نظر می گیرد.
مدهای گسیختگی ناشی از عدم کفایت طول مهاری آرماتور ستون ها در شالوده نیز می تواند منجر به بیـرون کشـیدگی آرماتورهای تحت کشش از شالوده گردد؛ به ویژه هرگاه میلگردها فاقد خم انتهایی یا مهار مکانیکی بوده و شالوده فاقد سفره آرماتور فوقانی باشد و یا تنگ آرماتورهای طولی ستون ها در شالوده ادامه نیافته باشد. این مد خرابی به علت تشکیل مفصل غیر شکل پذیر در اتصال ستون به شالوده و عدم قابلیت تحمل لنگر در پای ستون، می تواند منجر به فرو افتادن ستون های طره ای و عرشه روی آن و فروریزی کلی پل گردد. در این زمینه، سوراخکاری و کار گذاشتن میلگرد و ایجاد پوشـش بتنـی دور ستون درارتفاعِ لازم میسر بوده، همچنین از طریق افزایش ارتفاع شالودهای که به نحو مطلوب به شالوده موجود متصل گردیده باشد، این نقیصه قابل اصلاح خواهد بود. در این حالت باید دقت نمود تا این نوع از بهسازی منجر به ایجاد اخـتلاف سختی نامطلوب پایه ها نگردد. در صورتیکه آرماتورهای سفره تحتانی شالوده نامکفی باشند، با توجه به دشواری های افزودن آرماتور در لایه زیرین در نوار ستون ها، روش مناسب تر افزایش ارتفاع شالوده و در نتیجه افزایش مقاومت خمشی شالوده با بهره گیری از همان آرماتورهای موجود در لایه زیرین خواهد بود. افزایش بعد شالوده در امتدادی که حول آن خمش صورت می گیرد، نیز می تواند به مقاومت خمشی کل مقطع مدد رساند. در مواردی که روش های فوق برای بهسازی کفایت ننماید، می توان از سوراخکاری شالوده و عبور کابل و پس کشیدن کابل به منظور افزایش مقاومـت خمشـی اسـتفاده نمـود( مالـک، .(1389
از دیگر روش ها جهت مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه ها بهره گیری از دستگاه های مکانیکی شامل جداسازهای لرزه-ای و میراگرها می باشند. انجام پژوهش های مختلف در سطوح بین المللی پیرامون این موضوع مبین ایـن حقیقـت اسـت کـه طراحی صحیح، مکان یابی بهینه جهت نصب و اجرای مناسب این تجهیزات در سازه ها می تواند پاسخ آنها را به مراتب کـاهش دهد و سبب بهبود رفتار لرزه ای سازه ها نسبت به قبل شود.
پیشرفت دانش فنی، تغییرات ایجاد شده در آیین نامه های طراحی و ارزیابی سازه ها و افزایش توقع بشـر از نظـر مقاومـت سازه ها در برابر زلزله باعث شده تا بسیاری از سازه های موجود طی ارزیابی های مجدد در حاشیه ی نا امـن قـرار بگیرنـد. از این رو روش های مختلفی در این پژوهش به اختصار جهت تعمیر، تقویت و مقاوم سازی سازه ها مورد ارزیابی قرار گرفته شد.
نیکنام و همکاران( (1389 در طی انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی بر روی یک پل راه آهن موجود( پل مـورد مطالعـه در پژوهش حاضر) نشان دادند که این پل در جهت طولی آسیب پذیر است و در جهت عرضی آسیب پذیر نمـی باشـد. همچنـین توصیه نمودند اعضای آسیب دیده پل( پایه ها) با استفاده از کامپوزیت )FRP الیاف پلیمری مرکب)، ژاکت گذاری فـولادی و ژاکت های بتنی، بتن پرمقاومت با استفاده از مواد ضد جمع شوندگی و چسب بتن و استفاده از بـتن درجـاریز مقـاوم سـازی شوند که به اختصار روش اجرا، معایب و محاسن هر کدام از این روش ها در بخش های قبل تشریح شدند، اما روشی که در این پژوهش جهت مقاوم سازی لرزه ای پل راه آهن مورد مطالعه مورد ارزیابی قرار می گیرد بهره گیری از دستگاه های تکیه گـاهی لرزه ای می باشد که جزئیات آن در ذیل تشریح خواهد شد.
