Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis of box-type soil-steel structure under static service loads

Haji Abdulrazagh P., Bayoglu Flener E.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2012

|

Nr 12

95-108

EN

The paper presents the numerical analysis of a long-span deep-corrugated steel box culvert with a span of 14m with soil covers of 0.45m and 1.20m. Current design codes and researchers usually approximate the effect of live loads on such soil-steel culverts, especially for stiffened ones. On the other hand, full-scale field tests are expensive and not always available. Therefore, it is essential to apply accurate numerical analyses with the real material characteristics for soil, steel structure and interface elements. This could be achieved only in lieu to verification of analytical models with experimental results. In this study, three- dimensional finite element analyses (3D FEA) of stiffened and non-stiffened deep corrugated soil-steel culverts are performed and compared with field test results which were obtained in part during experiments. The study shows that owing to precise modelling of the structure, results of 3D FE analyses for the thrust correspond well with the experimentally measured ones. The FE results for bending moments show less agreement with test results, and also show smaller values in the haunches and higher values in the crown in comparison with those obtained from design calculations. This shows that design codes are conservative when estimating moments in haunches, and underestimate bending moments in the crown. The 3D FE model studied in this research was found to be accurate enough to be used in future researche aimed at etimating thrust in box culverts in order to replace design codes, which fail at this task.

PL

Praca przedstawia analizę numeryczną przepustu skrzynkowego o rozpiętości 14 m wykonanego ze stalowej blachy falistej o głębokiej fali z naziomem gruntowym o wysokości 0,45 m i 1,20 m. W aktualnie stosowanych przepisach projektowych oraz badaniach zwykle przedstawia się przybliżone wartości obciążeń zmiennych działających na przepusty gruntowo-stalowe tego typu, szczególnie w wersji usztywnionej. Z drugiej strony, próby terenowe w pełnej skali są kosztowne i nie zawsze dostępne. Z tej przyczyny kluczowe znacznie ma stosowanie dokładnych analiz numerycznych z wykorzystaniem rzeczywistych własności materiałowych dla gruntu, konstrukcji stalowej oraz elementów łączących. Można to uzyskać jedynie dzięki weryfikacji modeli analitycznych, jaką umożliwiają rezultaty eksperymentów. W tym badaniu wykorzystano trójwymiarową analizę elementów skończonych (3D FEA) usztywnionych i nieusztywnionych przepustów gruntowo-stalowych z blachy o głębokiej fali, której wyniki porównano z rezultatami prób terenowych, uzyskanych częściowo podczas eksperymentów. Badanie pokazuje, że dzięki dokładnemu modelowaniu konstrukcji, rezultaty analizy 3D FE dla sił osiowych charakteryzuje dobra zgodność z wartościami zmierzonymi eksperymentalnie. Rezultaty analizy elementów skończonych dla momentów zginających wykazują mniejszą zgodność z rezultatami prób, a także wskazują na występowanie mniejszych wartości w pachwinie i wyższych wartości w koronie, w porównaniu do wartości uzyskanych podczas obliczeń projektowych. Te rezultaty pokazują, że przepisy projektowe przeszacowują momenty w pachwinach, a jednocześnie prowadzą do niedoszacowania momentów zginających w koronie. Badany model 3D FE okazał się wystarczająco dokładny do użycia w przyszłych badaniach nakierowanych na szacowanie sił osiowych w przepustach skrzynkowych, co pozwoli na zastąpienie przepisów projektowych, które nie radzą sobie z tym zadaniem.

2

Full-scale testing of two corrugated steel box culverts with different crown stiffness

Bayoglu Flener E., Sundquist H.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2007

|

Nr 1

35-44

EN

We present full-scale tests of one stiffened and one non-stiffened box culvert of 8 m span. The tests comprise measurements during backfilling, static tests by a truck for different cover depths, and ultimate loading. The composite action of the stiffened part was confirmed. The difference between the responses of the two types of structures got smaller with increasing depth of cover. The maximum moment measured at the crown was 22.3 kNm/m. The non-linear curves of maximum displacements and moments demonstrate the positive effect of cover depth. The crown did not respond to live load until the truck was halfway on the bridge. The non-stiffened culvert continued to deflect at 48.8 tons (without increasing the load). The stiffened culvert had not reached its capacity yet by the time all the loads (60.8 tons) were placed on it.

PL

Prezentujemy testy w skali naturalnej wykonane dla wzmacnianego żebrami i nie wzmacnianego żebrami przepustu skrzynkowego z blachy falistej o rozpiętości 8 m. Testy obejmują pomiary przeprowadzone podczas zasypywania, testy statyczne wykonane przy użyciu samochodu ciężarowego dla różnych wysokości naziomu i z maksymalną ładownością. Współpraca konstrukcji podstawowej z wzmocnieniami żebrami została potwierdzona. Różnica w zachowaniu się konstrukcji wzmacnianej i nie wzmacnianej pod obciążeniem była coraz mniejsza wraz z zwiększaniem się wysokości nazio-mu. Maksymalny moment zmierzony w kluczu wyniósł 22.3 kNm/m. Nieliniowe krzywe maksymalnych odkształceń i momentów wykazują pozytywne oddziaływanie wysokości naziomu. Klucz konstrukcji nie reagował na obciążenie dopóki samochód ciężarowy nie znalazł się w połowie mostu. Nie usztywniony przepust ulegał dalszej deformacji przy 48.8 tonach (bez zwiększania ładowności). Usztywniony przepust nawet przy zastosowaniu pełnej ładowności (60.8 ton) nie wykorzystał w pełni swojego zapasu nośności.

3

Development of the Swedish handbook for buried flexible culverts

Pettersson L., Sundquist H.

Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej

|

2007

|

Nr 1

195-203

EN

The development of the Swedish handbook on design of buried metal flexible culverts started in 1983 with the Swedish National Road Administration highlighting the need for a design method capable of handling larger spans and small heights of cover. A research project was started at the Royal Institute of Technology in Stockholm and a first full-scale test on a 6,1 m pipe arch culvert having a 1,0 m height of cover was performed. At the same time theoretical studies of different international design methods was started. A second full scale test was performed on a 6,0 m span pipearch culvert varying the height of cover. The design handbook was presented in 2000. Based on the Soil Culvert Interaction-method developed by Duncan the design method allow the designer to calculate both thrust and bending moments in a large variety of culvert profiles and taking different soil conditions into consideration. Both road and railroad live load can be used. Several full scale tests have been performed including the so-called BoxCulvert. A revised handbook has been presented in 2006 including the BoxCulvert extended method. The Swedish bridge codes, both for road and railroad bridges, require the use of the handbook method in the design of buried metal flexible culverts.

PL

Stworzenie szwedzkiego podręcznika do projektowania konstrukcji podatnych z blach falistych zostata zapoczątkowane w 1983 przez Szwedzką Administrację Drogową , która zwróciła uwagę na konieczność stosowanie większych rozpiętości konstrukcji przykrytych niskim naziomem. Badania rozpoczął Królewski Instytut Technologii ze Sztokholmu. Pierwszym zbadanym obiektem była konstrukcja o kształcie kroplistym o rozpiętości 6,1 m przykryta naziomem o miąższości 1,0 m. W tym samym czasie rozpoczęto studia teoretyczne nad istniejącymi metodami z zagranicy. Drugie badania w skali naturalnej wykonano na obiekcie o kształcie kroplistym przykrytej naziomem o zmiennej miąższości. W 2000 roku zaprezentowano podręcznik do projektownia. Metoda projektowania bazuje nametodzie współpracy gruntu z przepustem opracowanej przez Duncana. Pozwala ona na uwzględnienie sił normalnych i momentów zginających w różnorodnych profilach konstrukcji z uwzględnieniem różnych gruntów. Obciążenia mogą pochodzić od ruchu kołowego i kolejowego. Na podstawie kolejnych pełnowymiarowych badań konstrukcji o kształcie skrzynkowym ( Box Culvert) w 2006 roku zaprezentowano udoskonalona wersję podręcznika uwzględniające wymiarowanie konstrukcji o kształcie skrzynkowym. Szwedzkie normy mostowe nakładają obowiązek stosowanie niniejszej metody przy wymiarowaniu konstrukcji z blach falistych.