Effect of fatigue on the durability of steel highway bridges

• Autorzy: Wysokowski A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ zmęczenia na trwałość stalowych mostów drogowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper contains results of strength and service life estimates for characteristic elements of bridges with varying number of traffic lanes, i. e. for the main girders in different static schemes and for deck elements, where the cross-beams have three typical flexibilities and different longitudinal spacing. The paper also contains a description of author's analytical and graphic method of operational durability estimation and design which takes into account the fatigue of the structural elements of bridges. By using this method, not only the service life but also the permissible standard stress and the permissible 24-hour intensity of traffic can be easily determined. A suitable "gentle" type of notch can be selected for the analyses of structural elements at the design stage, whereby the fatigue hazard is eliminated. This has been illustrated by numeral examples. The presented studies and theoretical analyses have proved that the fatigue hazard exists also in road bridges. They have shown what types of bridges and what bridge elements in what static schemes, as well as what spans and under what service loads, are prone to the fatigue hazard.

PL

Praca zawiera wyniki obliczeń wytrzymałości i trwałości eksploatacyjnej dla charakterystycznych elementów konstrukcji mostów o zmiennej liczbie pasów ruchu, to jest dla belek głównych o różnych schematach statycznych i różnych rozpiętościach przęseł oraz dla elementów pomostów przy trzech typowych podatnościach poprzecznic i różnych ich rozstawach podłużnych. Praca ta zawiera również opis proponowanej przez autora analitycznej i graficznej metody oceny trwałości eksploatacyjnej oraz projektowania z uwzględnieniem zmęczenia elementów konstrukcji mostów. Omawiana metoda, oprócz szybkiego wyznaczania okresu trwałości, pozwala na ustalenie dopuszczalnego naprężenia normowego, dopuszczalnego dobowego natężenia pojazdów oraz na dobranie odpowiednio łagodnego typu karbu dla analizowanych elementów konstrukcji na etapie ich projektowania, tak, aby uniknąć zagrożenia zmęczeniowego. Zostało to zilustrowane zamieszczonymi przykładami obliczeniowymi. Na podstawie przeprowadzonych badań i analiz teoretycznych wykazano, że zagrożenie zmęczeniowe konstrukcji mostowych istnieje również w mostach drogowych, jak również ustalono, jakie typy mostów oraz które ich elementy, dla jakich schematów statystycznych i przy jakich rozpiętościach oraz obciążeniach eksploatacyjnych są zagrożone zjawiskiem zmęczenia.

Słowa kluczowe

PL

most stalowy; most drogowy; zmęczenie; trwałość eksploatacyjna; wytrzymałość

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 48, nr 1
• Strony: 59--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il.

Twórcy

autor

Wysokowski A.

• Road and Bridge Research Institute, Bridge Concrete and Aggregate Research Center, Żmigród-Węglewo, Poland

Bibliografia

• 1. J. AUGUSTYN, E. ŚLEDZIEWSKI, Damage of steel structures [in Polish], Arkady, Warszawa 1976.
• 2. J. BUJNAK, Poznámky k životnosti ocel'ových mostov. Inženyrskié Stavby, 5, 150-154, 1980.
• 3. H. CZUDEK, T. PIETRASZEK, Evaluation of the fatigue strength of steel [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 11, 436-440, 1979.
• 4. H. CZUDEK, T. PIETRASZEK, Durability of steel bridge structures under variable loads [in Polish], WKiŁ, Warszawa 1980.
• 5. J.W. FISHER, G.R. IRWIN, Fracture Analysis of Flaws in Welded Bridge Structures, Proceeclings of the Japan Significance of Defect in Welded Structures. 213-223, Tokyo 1973.
• 6. J.W. FISHER, A.W., PENSE, H. HAUSAMMANN, G.R. IRWIN, Quinnpiac River Bridge Cracking. J. Struct. Div., ASCE, 106, No. ST4, 773-789 1980.
• 7. Y. MAEDA, M. SERA, Fatigue Characteristics of Steel Plate Decks for Steel Bridges. IABSE Colloquium "Fatigue of Steel and Concrete Structures", Lausanne, IABSE Proceedings, 37, 769-776, 1982.
• 8. J., TAJIMA, T. ASAMA, CH. MIKI, H. TAKENOUCHI, Fatigue of Nodal Joints and Box - Section Merabers in a Bridge Truss. IABSE Colloquium "Fatigue of Steel and Concrete Structures", Lausanne, IABSE Proceedings, 37, 353-359 1982.
• 9. M.A. HIRT, T.Y. BEN, J.W. FISHER, Fatigue strength of rolled and welded steel beams. J. Struct. Div. ASCE, pp. 1897-1911, 1971.
• 10. J.W. FISHER, Fissures de fatigue dans les ponts, Construction Metallique, 19, 4, 77-90, 1982.
• 11. A. CARPENA, Fatigue Design Concept of the ECCS. IABSE Colloquium "Fatigue of Steel and Concrete Structures", Lausanne, IABSE Proceedings, 31, 7-14, 1982.
• 12. M.A. HIRT, Réserve de durée de vie des ponts. Construction Métallique, no.1, 3-13, 1983.
• 13. Eurocode: EN 1990 Basis of design; EN 1991-EC 1 Action on structures; EN 1993-EC 3 Design of steel structures.
• 14. Polish Code PN-90/B-03200 Steel structures. Static calculation and design [in Polish].
• 15. J.W. FISCHER, I.M. VIEST, Fatigue life of bridge beams subject to controlled truck traffic. IABSE tth Congress Rio de Janeiro, Preliminary Publication, 497-509, 1964.
• 16. Z. CYWIŃSKI, Preliminary evaluation of strength oj steel bridges [in Polish], Prace IBDiM, 3,5-17, 1994.
• 17. Fatigue design recommendations for steel structures. Japan Society of Steel Construction, Tokyo 1995.
• 18. Z. CYWIŃSKI, Certain aspects of new Japanese fatigue standards [in Polish], Prace IBDiM, Nr 1-2, 31-37, 1997.
• 19. A. WYSOKOWSKI, Operational strength of steel spans of road bridges [in Polish], PhD. Thesis, Reports of Institute of Civil Engineering Wrocław University of Technology, PRE nr 37, 1985.
• 20. Polish Code PN - 82/S-10052, Bridges. Steel structures. Design.
• 21. A. WYSOKOWSKI, Wpływ losowości ruchu drogowego na wytrzymałość eksploatacyjną mostów [in Polish], Prace Instytutu Badawczego Dróg i Mostów, no 2, 150-170, 1990.
• 22. K. YAMADA, CH. MIKI: Recent research on fatigue of bridge structures in Japan. Journal of Constructional Steel Research 13, 2&3, pp. 221-222, 1989.
• 23. F. NATHER: Ermüdungsrisse in amerikanischen Siahlbrücken. Bauingenieur 64, 5 pp. 217-220, 1989.
• 24. A. WYSOKOWSKI, Durability Aspects in the Design of Steel Highway Bridges. IABSE Symposium "Durability of Structures" Lisbon - Portugal, IABSE Proceedings, vol. 57/2, pp. 475-480, 1989.
• 25. Z. CYWIŃSKI, The performance of bridges from weld steel [in Polish], Scientific and Technical Conference "Test methods and assessment of the technical state of steel bridges", Gdańsk, Zbiór referatów, 56-69, 1984.
• 26. J. JACQUEMOUD and M.A. HIRT, Contribution á l'étude du probléme de fatigue dans les ponts-routes. IABSE Colloquium "Fatigue of Steel and Concrete Structures", Lausanne, IABSE Proceedings, 31, 873-882, 1982.
• 27. J. KMITA, P. MALISZKIEWICZ and A. WYSOKOWSKI,Tests for the operational strength of bridges [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 4-5, 1986.
• 28. T. MURZEWSKI,The theory of random load capacity and rod structures [in Polish], PAN KILiW, PWN, Warszawa 1976.
• 29. A. RYŻYŃSKI, Tests for bridge structures [in Polish], WKiŁ, Warszawa 1983.
• 30. G. SEDLACEK, Fatigue Assessment According to Eurocode 3 / Steel Structures /, IABSE Colloquium "Fatigue of Steel and Concrete Structures", Lausanne, IABSE Proceedings, vol. 37, pp. 103-111, 1982.
• 31. A. WYSOKOWSKI, Road bridge loading model for the analysis of fatigue bearing capacity [in Polish], Drogownictwo, 12, 1994.
• 32. A. WYSOKOWSKI, Proposal of fatigue durability checking according to the novelized design standard oj steel bridges PN/S - 10052 [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 7-8, 1995.