Research advancing the design of large span deep corrugated metal culverts

• Autorzy: Moore I. , Brachman R.

Warianty tytułu

EN

European Conference on Buried Flexible Steel Structures (2, April 23-24. 2012 Rydzyna, Poland)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

While it has long been understood that culvert response to live load depends on three dimensional effects, and that design of these heavily redundant structures should account for ultimate strength, it has only recently been possible to measure and calculate this behaviour. Laboratory tests on a deep corrugated metal box culvert of 10m span are described, including tests before burial and one test of the shallow buried structure up to the ultimate strength limit. Three dimensional finite element analysis is then discussed. The ultimate strength test demonstrates the substantial reserve capacity due to three dimensional load spreading. Finally, the potential for undertaking design using parametric studies based on three dimensional finite element analyses is illustrated.

PL

Mimo tego, że od dawna rozumiemy, że reakcja przepustów na obciążenia zmienne zależy od sił działających w trzech wymiarach, a podczas projektowania tych wysoce redundantnych konstrukcji należy brać pod uwagę ich wytrzymałość graniczną, dopiero niedawno pojawiła się możliwość mierzenia i obliczania takiego zachowania. W tej pracy opisano testy laboratoryjne przepustu skrzynkowego ze stalowej blachy falistej o głębokiej fali o rozpiętości 10 m, w tym testy przed zasypaniem oraz jeden test konstrukcji z płytkim naziomem aż do granicy wytrzymałości. Następnie omówiona jest trójwymiarowa analiza elementów skończonych. Test wytrzymałości granicznej pokazuje znaczącą rezerwę wytrzymałości dzięki rozprzestrzenianiu się obciążeń w trzech wymiarach. Na koniec przedstawiono potencjał projektowania przy użyciu badań parametrycznych opartych o trójwymiarowe analizy elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

large span; deep corrugated; box culvert; arch culvert; three dimensional finite element analysis; joints; footings

PL

rozpiętość duża; głęboka fala; przepust skrzynkowy; przepust łukowy; trójwymiarowa analiza elementów skończonych; złącza; posadowienie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 12
• Strony: 9--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Moore I.

autor

Brachman R.

• Professor and Canada Research Chair in Infrastructure Engineering, GeoEngineering Centre at Queen's - RMC, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada )

Bibliografia

• 1. AASHTO (2007): AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, Fourth Edition. American Association of State and Highway and Transportation Officials. Washington, D.C.
• 2. Brachman, R.W.B., Elshimi, T., Mak, A. and Moore, I.D. (2012). Testing and Analysis of a Deep-corrugated Large-span Box Culvert Prior to Burial, Journal of Bridge Engineering, ASCE, doi: 10.1061/(ASCE)BE. 1943-5592.0000202.
• 3. Brachman, R.B., Mak, A.C. and Moore, I.D. (2010). Ultimate limit state of a deep-corrugated large-span box culvert, Transportation Research Record, No. 2201: 55-61.
• 4. CSA. (2006). Canadian Highway Bridge Design Code. CAN/CSA-S6-06, Canadian Standards Association International, Mississauga, Ontario.
• 5. Elshimi, T., Mak, A., Brachman, R.W. and Moore, I.D. (2011). Behaviour of a Deep-corrugated Large-span Box Culvert during Backfilling, PanAm conference, Canadian Geotechnical Society, Toronto, Ontario, 7pp.
• 6. Elshimi, T.M. (2011). Three-Dimensional Nonlinear Analysis Of Deep Corrugated Steel Culverts, PhD Thesis, Department of Civil Engineering, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada.
• 7. Hibbitt, H. D., Karlsson, B. I., and Sorensen, E. P. (2007). User Manual, Version 6.7, ABAQUS Corporation, USA.
• 8. Katona, M.G. (1978). Analysis of Long-Span Culverts by the Finite Element Method. Transportation Research Record 678, Transportation Research Board of the National Academies, Washington, D.C., 1978, pp 59-66.
• 9. Lougheed, A.C. (2008). Limit States Testing of a Buried Deep Corrugated Large-Span Box Culvert MSc Thesis, Department of Civil Engineering, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada
• 10. McCavour, T., Byrne, P. and Morrison, T. (1998). Long-Span Reinforced Steel Box Culverts. Transportation Research Record No. 1624, Transportation Research Board, Washington, D.C. p. 184-195.
• 11. McGrath, T.J., Moore, I.D., Selig, E.T., Webb, M.C., Taleb, B. (2002). Recommended specifications for large span culverts, NCHRP Report 473, Transportation Research Board, Washington D.C.
• 12. Moore, I.D., Brachman, R.W.I. (1994). Three Dimensional Analysis of Flexible Circular Culverts. Journal of Geotechnical Engineering, 120(10) p. 1829-1844.
• 13. Moore, I.D., Taleb, B. (1999). Metal Culvert Response to Earth Loading Performance of Three-dimensional Analysis. Transportation Research Record 1656, Transportation Research Board, Washington, D.C. p. 37-44
• 14. Taleb, B., Moore, I.D. (1999). Metal culvert response to earth loading - Performance of two-dimensional analysis. Transportation Research Record,1656, Underground and Other Structural Design Issues. National Research Council, Washington, p. 25-36.
• 15. Vaslestad, J., Janusz, L., Bojarov, O. (2003). Full scale testing of long span deep corrugated steel structures, 25th Baltic Roads Conf., Vilnius, Lithuania, 9pp.