Numerical analysis of a soil-shell bridge with a reinforced concrete relieving slab

• Autorzy: Bęben D. , Stryczek A. J.

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna mostu gruntowo-powłokowego z żelbetową płytą odciążającą

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of numerical analysis of the behaviour under static loads of a soil-shell bridge equipped with a reinforced concrete (RC) relieving slab. The relevant calculations were carried out using Abaqus program based on finite element method (FEM). Two computational models have been derived: one with and the other without a RC relieving slab. The analysis included determination of the effect of the RC relieving slab on the steel shell made of corrugated plates. The results obtained with the two above-mentioned numerical models were compared to show that the relieving slab resulted in a considerable reduction of the displacements and stresses, namely 55-63% for displacements and 73-82% for stress). The maximum displacements occur at the shell crown while the highest stresses occur at the shell quarter-points. The results of calculations were compared with the experimental data and with the results of earlier calculations carried out with Robot Millenium program. The displacement and stress curves are close to the experimental results. Generally the absolute values of displacements and stresses were higher than the experimental data.

PL

W pracy przedstawiono analizę numeryczną, w zakresie obciążeń statycznych, mostu gruntowo-powłokowego z żelbetową płytą odciążającą. Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych z wykorzystaniem programu Abaqus. Opracowano dwa modele obliczeniowe, model z płytą odciążającą i model bez płyty. Określono wpływ żelbetowej płyty odciążającej na deformacje stalowej powłoki z blach falistych. Porównując rezultaty obliczeń z wykorzystaniem dwóch modeli numerycznych stwierdzono, że dzięki zastosowaniu płyty odciążającej uzyskano znaczące redukcje przemieszczeń i naprężeń, redukcję przemieszczeń w granicach 53-66%, oraz naprężeń o 73-82%. Maksymalne przemieszczenia występują w kluczu powłoki, a największe naprężenia w punktach ćwiartkowych. Uzyskane wyniki obliczeń zostały porównane z rezultatami badań doświadczalnych i wcześniejszymi obliczeniami wykonanymi w programie Robot Millenium. Wykresy przemieszczeń i naprężeń są zbliżone do wyników uzyskanych z badań doświadczalnych. bezwzględne wartości przemieszczeń i naprężeń były przeważnie większe od otrzymanych podczas badań doświadczalnych.

Słowa kluczowe

EN

displacement; relieving slab; soil-shell bridge; stress

PL

most gruntowo-powłokowy; naprężenie; płyta odciążająca; przemieszczenie

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 13, no. 1
• Strony: 5--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bęben D.

• Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska

autor

Stryczek A. J.

• Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Bęben D. : Współpraca gruntu i konstrukcji mostowych wykonywanych ze stalowych blach falistych. Rozprawa doktorska, Politechnika Opolska, Wydział Budownictwa, Opole, 2005
• [2] El-Taher M.: The effect of wall and backfill soil deterioration on corrugated metal culvert stability. Doctoral dissertation, Queen's University Kingston, Ontario, Canada, 2009
• [3] Janusz L., Madaj A.: Obiekty inżynierskie z blach falistych. Projektowanie i wykonawstwo. WKiŁ, Warszawa, 2009
• [4] Janusz L.: Application of multi-criteria optimization methods in choosing material solutions for construction of flexible steel culverts. Archives of Institute of Civil Engineering, 1,2007, 81-88
• [5] Abdel-Sayed G., Salib S.R.: Minimum depth of soil cover above soil-steel bridge. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 128, 8, 2002, 672-681
• [6] Madaj A.: Wpływ zasypki na nośność i trwałość kon¬strukcji podatnej z blach falistych. Materiały Budowlane, 4, 2009, 49-51
• [7] Pettersson L., Sundquist H.: Design of soil-steel composite bridges. TRITA-BKN Rep. No. 112, Dept. of Civil and Architectural Engineering, Div. of Structural Design and Bridges, Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden, 2007
• [8] Rowińska W., Wysokowski A., PrygaA.: Zalecenia projektowe i technologiczne dla podatnych konstrukcji z blach falistych. IBDiM, Filia Wrocław, 2004
• [9] Bęben D., Mańko Z.: Badania statyczne mostu drogowego wykonanego ze stalowych blach falistych. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 2, 3, 2003, 17-42
• [10] Essery D.P., Williams K.: Buried flexible steel structures with wire mesh reinforcements for cut plates. Archives of Institute of Civil Engineering, 1,2007,65-79
• [11] Knight M.: Analysis of geocell reinforced soil covers over large span conduits. Report with researches and FEM analyses funded by NSERC, CFI and ORDCF, Department of Civil Engineering at the University of Waterloo, Canada, 1996
• [12] Vaslestad J., Janusz L., Bednarek B.: Instrumental full-scale test with geogrid above crown of corrugated steel box culvert. Seventh International Conference on Geosynthetics, Nice, 2002
• [13] Bęben D., Manko Z.: Static tests on a soil-steel bridge structure witha relievingslab. Structure andInfrastruc-ture Engineering, 6, 2010, 329-346
• [14] ABAQUS: Abaqus Theroy Manual. ABAQUS 6.11 PDF Documentation, Dassault Systemes Simulia Corp, USA, 2011
• [15] Zienkiewicz O.C.: Metoda Elementów Skończonych, Arkady, Warszawa, 1986
• [16] Skrzat A.: Modelowanie liniowych i nieliniowych pro¬blemów mechaniki ciała odkształcalnego i przepływów ciepła w programie ABAQUS. Oficyna Wydawni¬cza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2010
• [17] Bęben D.: Numerical analysis of a soil-steel bridge structure. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 4, 4, 2009, 13-21
• [18] Elshimi T.M.: Three-dimensional nonlinear analysis of deep-corrugated steel culvert stability. Doctoral dissertation, Queen's University Kingston, Ontario, Canada, 2011
• [19] Machelski Cz.: Modelowanie mostowych konstrukcji gruntowo-powłokowych. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2008
• [20] Wilun Z.: Zarys geotechniki. WKiŁ, Warszawa, 2005