Load rate of the circumferential sector of soil-steel bridge structures

• Autorzy: Machelski C. , Antoniszyn G.

Warianty tytułu

PL

Intensywność obciążenia wycinka obwodowego mostowej konstrukcji gruntowo-powłokowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In order to calculate the parameters soil-steel structure, a special software based on a 2D model is used. The concentrated forces of a bridge roadway generated by vehicles are being related in this model to a selected sector based on Boussinesq’s theory. This theory, however, does not fully confirm the work effect (internal forces) of soil-steel structures as flexible structures cooperating with soil in carrying ex-ternal loads. The effectiveness of this theory was estimated according to the 3D model built out of FEM elements. For this reason a comparison algorithm was constructed based on the influence function of in-ternal forces for a selected strip of steel shell. The analysis showed the influence of general parameters of the bridge (width, span) on internal forces being neglected in developing the guidelines for such bridges. The parametric analysis given in this paper refers to a completed construction of a classical soil-steel bridge built in Szczytna. As variable characteristics of the object we assume: thickness of backfill, shell span, haunch radius, kind of steel corrugation as well as sheet thickness of the shell types applied. The analysis proved that some of them essentially influence the system of internal forces. The results of analy-sis of geometric parameters of the steel shell indicate the possibility (theoretical) of such a modification of the structures that allows reduction in steel usage.

PL

Do obliczeń konstrukcji gruntowo-powłokowych wykorzystuje się specjalistyczne opro-gramowanie oparte na modelu dwuwymiarowym (2D). Siły skupione pochodzące od pojaz-dów, będące obciążeniem jezdni obiektu mostowego, są w tym modelu sprowadzane z zasto-sowaniem teorii Boussinesqa do wydzielonego wycinka. Teoria Boussinesqa nie oddaje w pełni istoty pracy (siły wewnętrzne) mostowych układów gruntowo-powłokowych jako kon-strukcji podatnych, współpracujących z gruntem w przenoszeniu obciążeń zewnętrznych. W pracy poddano ocenie skuteczność tej teorii w odniesieniu do modelu 3D utworzonego z ele-mentów MES. W tym celu dla wybranego pasma powłoki stalowej opracowano algorytm porównawczy oparty na funkcjach wpływu sił wewnętrznych. W wyniku przeprowadzonej analizy wykazano wpływ ogólnych parametrów geometrycznych obiektu (szerokość, rozpiętość) na siły we-wnętrzne, które są pomijane w wytycznych projektowania tych mostów. Analizę parame-tryczną podaną w pracy odniesiono do wybudowanego klasycznego mostu o konstrukcji grun-towo-powłokowej. Jako zmienne charakterystyki obiektu przyjęto: grubość zasypki gruntowej, rozpiętość powłoki, promień naroża, rodzaj falowania blachy oraz grubość blachy stosowanych typów powłok. Wykazano, że część z nich wpływa w stopniu istotnym na układ sił wewnętrz-nych. Wyniki analizy dotyczące charakterystyk geometrycznych stalowej powłoki wskazują, że można (teoretycznie) tak zmodyfikować te konstrukcje, aby zmniejszyć zużycie stali.

Słowa kluczowe

EN

soil-steel bridges; moving loads; shell effort

PL

konstrukcja stalowa; wytrzymałość materiałów

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 5, no 4
• Strony: 85--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Machelski C.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

autor

Antoniszyn G.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Machelski Cz., Antoniszyn G.: Internal forces in soil-steel bridge structures (in Polish), Drogi i Mosty, 2003, No. 2, pp. 33–57.
• [2] Pettersson L., Sundquist H.: Design of Long Span Metal Culverts, TRITA-BKN, Report 58, Brobyggnad 2000, English edition, 2003.
• [3] Girges Y., Abdel-Sayed G.: Three-dimensional analysis of soil-steel bridges, Canadian Journal of Civil Engineering, 1995, Vol. 22, pp. 1155–1163.
• [4] Antoniszyn G.: Carrying capacity of soil-steel bridges under live loads on the basis of In situ research and numerical analysis (in Polish), Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, seria: Budownictwo, z. 102, No. 1644, Gliwice, 2004, pp. 51–58.
• [5] Machelski Cz., Antoniszyn G.: Investigation of soil-steel culverts of small structural height (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 2004, No. 4, pp. 91–119.
• [6] Bęben D., Mańko Z.: Research of road bridge made of steel corrugated plates of Super Cor SC-56B type under statical load (in Polish), Diagnosis and Test of Bridges – Symposium, Opole, 4th – 6th Apr, 2001, pp. 27–70.
• [7] Krajnik D., Michalski J.B.: First Canadian bridges in Europe (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 2002, No. 3–4, pp. 159–165.
• [8] Wiłun Z.: Zarys geotechniki, WKŁ, Warszawa, 1987.
• [9] Webb M.C.: Improved Design and Construction of Large-Span Culverts, PhD Thesis, Amherst, University of Massachusetts, 1999.
• [10] Antoniszyn G.: Parametric analysis of steel shell embedded in soil, Drogownictwo, 2004, No. 4, pp. 135–139.
• [11] Machelski Cz., Antoniszyn G.: Influence of live loads on the soil-steel bridges, Studia Geotechnica et Mechanica, 2004, Vol. XXVI, No. 3–4, pp. 91–119.
• [12] Machelski Cz.: Application of kinematic method to indicate the influence of internal forces on rod systems (in Polish), Inżynieria i Budownictwo, 1998, No. 7, pp. 372–375.
• [13] Vaslestad J.: Soil structure interaction of buried culverts, Institutt for Geoteknikk, Norges Tekniske Hogskole, Universitetet I Trondheim, 1990.
• [14] Abdel-Sayed G., Bakht B.: Soil-steel structure design by the Ontario Code: Part 2. Structural considerations, Canadian Journal of Civil Engineering, 1981, Vol. 8, No. 3, pp. 331–341.
• [15] Handbook of Steel Drainage & Highway Construction Products, Corrugated Steel Pipe Institute & American Iron and Steel Institute, Second Canadian Edition, 2002.
• [16] Machelski Cz., Michalski B.: Deformations of soil-steel bridges (in Polish), Drogi i Mosty, 2005, No. 2, pp. 91–110.
• [17] 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.