Live load effects on a soil-steel bridge founded on elastic supports

• Autorzy: Machelski C. , Antoniszyn G. , Michalski B.

Warianty tytułu

PL

Efekty obciążeń ruchomych w moście gruntowo-powłokowym posadowionym na podatnych podporach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Bridges of soil-steel structure built as traffic objects of small spans are attractive because of their architectonic values as well as technical qualities and low costs associated with them. Essential elements of such structures are: steel shell supported on a foundation, soil backfill surrounding it and the kind of roadway. In this paper, the results of measurements and the calculations for bridge construction are presented. Erection of the bridge under consideration is far different from classic structure engineering and the form of soil-steel objects. The shell was made of flat steel instead of corrugated steel and the soil backfill was put without extra assembly scaffolding. The support of the shell is of elastic construction made from steel sheet piles crowned with a steel top girt. The technology applied allows us to shorten the time of bridge construction to a necessary minimum, especially un-der the conditions of soil saturated with water. In this paper, displacements and external forces in the shell made by live loads are analyzed. The results of testing the object under changing loads testify to a nature of the construction as heteroge-neous system. If loads, i.e., vehicles cross from one side of the bridge to the other, the measured deflec-tions and unit strains confirm the statement that in the carrying system the soil backfill is of a special importance. Because in this construction the backfill is a loose material, the effects of changing load depend on shell deformation before measurements. The test and calculation results indicate that the construction analyzed behaves as classic soil-steel objects.

PL

Mosty o konstrukcji gruntowo-powłokowej, budowane jako obiekty komunikacyjne o małej rozpiętości, są atrakcyjne zarówno z uwagi na walory architektoniczne, jak i na zalety technologiczne i związane z tym niskie nakłady finansowe. Zasadniczymi elementami takich kon-strukcji są: stalowa powłoka podparta na fundamencie, otaczająca ją zasypka gruntowa oraz na-wierzchnia jezdni. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów i obliczeń konstrukcji mostu, który różni się od mostu budowanego według klasycznej technologii i przyjętego ukształtowania obiek-tów gruntowo-powłokowych. Powłokę wykonano z blachy płaskiej zamiast falowanej, a przy tym zasypkę gruntową układano bez dodatkowego rusztowania montażowego. Podparcie powłoki sta-nowi konstrukcja podatna, wykonana z grodzic stalowych zwieńczonych stalowym oczepem. Za-stosowana technologia skraca do minimum czas realizacji budowy, szczególnie fundamentów, w uciążliwych warunkach gruntów nawodnionych. Analizowano przemieszczenia i siły wewnętrzne w powłoce wywołane obciążeniem ruchomym. Rezultaty badań obiektu pod zmiennymi obciążeniami wskazały na właściwą naturę tych konstrukcji jako układów niejednorodnych. W przypadku obciążeń przejeżdżających po moście mierzone ugięcia i odkształcenia jednostkowe potwierdziły, że w układzie nośnym dużą rolę odgrywa zasypka grunto-wa. Ponieważ jest ona w tej konstrukcji ciałem sypkim, więc efekty obciążeń zmiennych zależą od poprzedzającej pomiary deformacji powłoki. Wyniki badań i obliczeń wskazują na to, że analizowana konstrukcja zachowuje się jak klasyczne obiekty gruntowo-powłokowe.

Słowa kluczowe

EN

soil-steell bridge; live load

PL

mosty gruntowo-powłokowe; obciążenia; konstrukcja mostu

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Studia Geotechnica et Mechanica
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 28, nr 2-4
• Strony: 65--82
• Opis fizyczny: bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Machelski C.

autor

Antoniszyn G.

autor

Michalski B.

• Bridge Division, Civil Engineering Institute, Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• [1] ANTONISZYN G., Effectiveness of rigid pavement in soil-steel bridges (in Polish), Bezpieczne Drogi, 2005, No. 7 (79), pp. 11–13.
• [2] ANTONISZYN G., Parametric analysis of steel shell embedded in soil, Drogownictwo, 2004, No. 4, pp. 135–139.
• [3] ANTONISZYN G., Carrying capacity of soil-steel bridge under live loads on the basis of in situ research and numerical analyses (in Polish), Silesian Technical University, series: Civil Engineering, 2004, No. 102, seq. No. 1644, pp. 51–58.
• [4] BĘBEN D., MAŃKO Z., Tests of arch bridge made from corrugated steel plates, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2005, Vol. V, No. 4, pp. 53–76.
• [5] GIRGES Y., ABDEL-SAYED G., Three-dimensional analysis of soil-steel bridges, Canadian Journal of Civil Engineering, 1995, Vol. 22, pp. 1155–1163.
• [6] HAFEZ H., ABDEL-SAYED G., Finite element analysis of soil-steel structures, Canadian Journal of Civil Engineering, 1983, Vol. 10, pp. 287–294.
• [7] Handbook of Steel Drainage & Highway Construction Products, Corrugated Steel Pipe Institute & American Iron and Steel Institute, second Canadian edition, 2002.
• [8] JANUSZ L., Application of flexible steel structures, flexible steel and plastic pipes for building culverts, bridges and tunnels, 1st International Conference Modern technologies in highway engineering, Poznań, 10–11 September 1998, pp. 373–383.
• [9] KUNECKI B., KUBICA E., Full-scale laboratory tests and FEM analysis of corrugated steel culverts under standardized railway load, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2004, Vol. IV, No. 4, pp. 41–53.
• [10] MACHELSKI Cz., ANTONISZYN G., Influence of live loads on the soil-steel bridge structures, Studia Geotechnica et Mechanica, 2004, Vol. XXVI, No. 3–4, pp. 91–119.
• [11] MACHELSKI Cz., ANTONISZYN G., Internal forces in soil-steel bridge structures (in Polish), Drogi i Mosty, 2003, No. 2, pp. 33–58.
• [12] MACHELSKI Cz., ANTONISZYN G., Load rate of the circumferential sector of soil-steel bridge structures, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2005, Vol. V, No. 4, pp. 85–102.
• [13] MACHELSKI Cz., ANTONISZYN G., Investigation of soil-steel culverts of small structural height (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 2004, No. 4, pp. 202–205.
• [14] MACHELSKI Cz., MICHALSKI B., Deformations of soil-steel bridges (in Polish), Drogi i Mosty, 2005, No. 2, pp. 91–110.
• [15] MACHELSKI CZ., The application of kinematic method to determining the influence functions of internal forces in bar structures, Inżynieria i Budownictwo, 1998, No. 7, pp. 372–375.
• [16] MAŃKO Z., BĘBEN D., About reception tests on steel sheet road arc bridge (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 2002, Vol. LVIII, No. 9, pp. 506–509.
• [17] MIRZA C., BAKHT B., Soil-steel structure design by the Ontario Code: Part 1. General and geotechnical considerations, Canadian Journal of Civil Engineering, 1981, Vol. 8, No. 3, pp. 317–330.
• [18] ROWIŃSKA W., WYSOKOWSKI A., PRYGA A., Designing and technological suggestions for corrugated steel sheets engineering structures (in Polish), IBDiM, Żmigród, 2004.
• [19] SAKWERDA E., Steel shell pile bridge heads first in Poland (in Polish), Geoengineering and Tunneling, 2004, No. 2, pp. 32–33.
• [20] VASLESTAD J., Long-term behaviour of flexible large-span culverts, Directorate of Public Roads, Norwegian Road Research Laboratory, Publication No. 74, Oslo, September 1994.
• [21] VASLESTAD J., Soil structure interaction of buried culverts, Institutt for Geoteknikk, Norges Tekniske Hogskole, Universitetet I Trondheim, 1990.