Modeling and analysis of ground settlement between a flyover and reinforced soil embankment

• Autorzy: Bukowski M. , Łysiak P. , Oleszek R. , Trochymiak W.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0064

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i analiza osiadań pomiędzy wiaduktem a nasypem z gruntu zbrojonego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Development of the transport infrastructure in Poland has contributed to the implementation of various technologies of construction of bridges and their components. Use of reinforced soil for construction of embankments, retaining structures (RSS walls) and abutments is one of the solutions which has been frequently used for the past twenty years. Shortly after its development, the technology proposed by Henri Vidal in 1966 also gained appreciation in Poland [4]. Reinforced soil bridge abutments started to be widely used in Poland at the turn of the 20th century. The bridge facilities at the junction of Trasa Siekierkowska route and Wał Miedzeszyński Street in Warsaw, which were built in the years 2000÷2002, are an example of structures from that period. The authors of this paper have been particularly interested in the outermost supports of the reinforced concrete flyovers which were constructed in the form of intermediate reinforced soil abutments. Offsets – the vertical displacements, in the range of 15÷25mm, emerging between the level of the road surface and the steel elements of the expansion joints which separate the flyover’s structure from the embankment – were observed in 2015, in the course of regular inspections. While accounting for the observations which have been made, the surveying measurements and the ground investigation, the paper diagnoses and describes the mechanism which led to the emergence of the offsets. Potential patterns of the occurrence of additional settlements, as the reason for emergence of the offsets, were identified and analyzed. The settlement of the outermost support (abutment), as a result of increase of relative density of alluvial sands due to the dynamic interaction of the roadways of Wał Miedzeszyński Street, was analyzed. Analytical and numeric approaches were used in the course of analysis while relying on PLAXIS and MIDAS software.

PL

Rozbudowa infrastruktury komunikacyjnej w Polsce przyczyniła się do wdrożenia różnych technologii budowy obiektów mostowych i poszczególnych ich elementów. Jednym z często stosowanych rozwiązań, od ponad 20 lat, jest zastosowanie gruntu zbrojonego do budowy nasypów, konstrukcji oporowych i przyczółków. Technologię zaproponowaną przez Henri Vidal’a w 1966 roku doceniono również w Polsce niewiele lat później. Jednakże przyczółki mostowe z gruntu zbrojonego zaczęły upowszechniać się w Polsce dopiero na przełomie XX i XXI wieku. Przykładem konstrukcji z tamtego okresu są analizowane obiekty mostowe wybudowane w Warszawie w latach 2000÷2002. Szczególne zainteresowanie autorów dotyczyło podpór skrajnych żelbetowych wiaduktów wybudowanych w postaci przyczółków pośrednich z gruntu zbrojonego. W przyczółkach tych słupy są usytuowane przed licem ściany oporowej i opierają się na prostokątnych oczepach, posadowionych na dwóch rzędach pali wierconych o średnicy 1,0m długości 11,0÷15,0m. Pobocznice pali otacza (licząc od spodu oczepu) warstwa nasypów o miąższości 0,0÷3,0m, zastoiskowej gliny pylastej 1,0÷3,0m, warstwa aluwialnych piasków średnich lub grubych o aktualnym stopniu zagęszczenia ID= 0,60. Pod stopami pali, które posadowiono w piaskach grubych z przewarstwieniami pospółki o ID= 0,80, wykonano iniekcję cementową. W roku 2015 na urządzeniach dylatacyjnych, nad podporą skrajną od strony Wisły, pomierzono uskoki (progi) o wysokości 15÷25mm, które powodowały odczuwalne drgania przęsła wiaduktu towarzyszące przejazdom taboru ciężarowego. Stwierdzono również deformacje bryły gruntu zbrojonego oraz nieregularne przemieszczenia paneli osłonowych w kierunku podłużnym i poprzecznym nasypu. Dostrzeżono także wychylenie prefabrykowanych ścian lica od pionu jak również kilka spękanych prefabrykatów. Z późniejszych pomiarów wynikało, że nad płytą przejściową i na odcinku 8,0m za płytą nie utworzyła się niecka (lokalne obniżenie), która mogłaby świadczyć o osiadaniu nasypu z gruntu zbrojonego. Nie odnotowano również przyrostu pionowych i poziomych przemieszczeń. Uwzględniając poczynione obserwacje, pomiary oraz archiwalne i wykonane w 2016 roku badania geotechniczne, analizowano przyczyny powstania uskoku. Podczas analiz stosowano analityczne i numeryczne podejścia obliczeniowe. Analityczne w przypadku pala pojedynczego i grup pali z uwzględnieniem wyników próbnych obciążeń pali oraz według polskich przepisów normowych z uwzględnieniem wpływu efektów dynamicznych i stanu granicznego naprężeń w gruncie zbrojonym. Analizy numeryczne wykonano za pomocą programów MIDAS GTX NX (3D) i PLAXIS (2D) stosując różne modele gruntu, w tym model sprężysto-plastyczny z warunkiem Coulomba-Mohra.

Słowa kluczowe

EN

flyover; reinforced soil; bridge abutment; settlement; offset

PL

wiadukt drogowy; przyczółek; grunt zbrojony; osiadanie; uskok

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 4/II
• Strony: 77--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Bukowski M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Łysiak P.

• Budimex S.A., Warsaw, Poland

autor

Oleszek R.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Trochymiak W.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. M. Bukowski, P. Łysiak, R. Oleszek, W. Trochymiak, “Reasons of Emergence of Differences in Soil Settlement between the Viaduct and the Embankment on Siekierkowska Route”, Archives of Institute of Civil Engineering. Ed. Poznan University of Technology, 24/2017, 39-58, ISSN 1897-4007, DOI: 10.21008/j.1897-4007.2017.24.03 (in Polish).
• 2. R. Ciesielski, M. Maciąg, „Road vibrations and their influence on buildings”, Copyright by Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1990. („Drgania drogowe i ich wpływ na budynki”) (in Polish).
• 3. R. W. Day, „Fundation Engineering Handbook”, Copyright by Mc Graw-Hill Companies, 2010, ISBN 978-0-07-174009-8.
• 4. E. Dembicki, “Approximate methods for determining the stress field in the ground in the limit state”. Zakład Narodowy Imienia Ossolińskich, Wyd. PAN, Wrocław-Warszawa-Kraków, 1969. („Przybliżone metody wyznaczania pola naprężeń w gruncie w stanie granicznym) (in Polish).
• 5. K. Gwizdała, A. Krasiński, ”Pile foundations, calculations according to Eurocode 7 rules and local experiences”, Acta Scientiarum Polonorum. Architectura 15 (2) 2016, 3–22 (”Fundamenty palowe, obliczenia z zastosowaniem zasad Eurokodu 7 i doświadczeń krajowych”) (in Polish).
• 6. A. Jarominiak, “Light retaining structures”, Copyright by Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, sp. z o.o., Warszawa, 1999. ISBN 83-206-1280-2 („Lekkie konstrukcje oporowe”) (in Polish).
• 7. M. Kosecki, ”Statics of pile structures”, PZIiTB, Szczecin 2006 (“Statyka ustrojów palowych” - in Polish).
• 8. J. Lipiński, „Foundations for machines”, Copyright by Wydawnictwo Arkady, Warszawa, 1985, ISBN 83-213-3265-X („Fundamenty pod maszyny”) (in Polish).
• 9. W. W. Sokołowski, ”Statika sypučej sredy”, Gosudarstwiennoje Izdatielstvo Fizyko-Matematičeskoj Literatury, Moskva, 1960 (in Russian).
• 10. A. Tejchman and others, ”Load Capacity and Settlement of Pile Foundations”, Monograph, Gdańsk University of Technology, 2001 (“Nośność i osiadanie fundamentów palowych”) (in Polish).
• 11. W. Trochymiak, M. Bukowski, P. Łysiak, R. Oleszek and others, „Settlement of bridge structures of the Siekierkowska Route over Wał Miedzeszyński Street”, raport for Municipal Roads Management City of Warsaw, Poland, 2016, not published, (“Osiadanie obiektów mostowych Trasy Siekierkowskiej nad Wałem Miedzeszyńskim” – dla Zarządu Dróg Miejskich Miasta Stołecznego Warszawy) (in Polish).
• 12. MIDAS GTS NX Manuals, Midas IT Co. Ltd, 2016.
• 13. PLAXIS 2D Manuals, Plaxis bv Delft, 2016.
• 14. PN-B-03020:1981 Building land. Direct foundation of structures. Static calculations and design (Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie) (in Polish).
• 15. PN-B-03010:1983 Retaining walls. Static calculations and design (Sciany oporowe. Obliczenia statyczne i projektowanie) ( in Polish).
• 16. PN-B-02482:1983 Foundations. Bearing capacity of piles and pile foundations (Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych) ( in Polish).
• 17. PN-EN ISO 14688-1:2006. Geotechnical investigation. Identification and classification of soil. Part 1: Identification and description. (Badania geotechniczne. Oznaczenia i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczenia i opis) (in Polish).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).