The paper presents analysis of effect of structural soil backfill parameters on load capacity of culvert made as buried flexible steel structure. The work is divided into two parts. The first part is devoted to the assumptions of the Sundquist-Pettersson method. The principles of the analysis of the structure in terms of ultimate limit strength, serviceability and fatigue in permanent and temporary calculation situations are described. The second part presents a design example of a soil steel composite bridge in the form of a closed profile culvert made of MulitiPlate-type corrugated sheet. The static and strength calculations were conducted according to the Sundquist-Pettersson method and the guidelines presented in the Eurocodes. According to the guidelines, the value of the backfill tangent modulus was determined using the simplified (A) and precise (B) methods. It was found that the modulus values determined by the simplified method were about three times lower than for the exact method, leading to very conservative, uneconomical results. The structural calculations using the tangent modulus determined by the simplified method, indicated that the load capacity of the structure was exceeded, regardless of the thickness of the backfill used (in the range from 0.5 to 5 m). The use of the tangent modulus determined using the precise method resulted in a significant reduction in stress to bearing capacity ratio of analysed parameters. Similar reduction was observed with the increase in the thickness of the backfill.
PL
Nośność konstrukcji zespolonych stalowo-gruntowych określana jest przy założeniu współpracy powłoki z otaczającą ją zasypką inżynierską. Wynikiem tej współpracy jest powstanie zjawiska przesklepienia, czyli redukcji nacisku gruntu na powierzchnię ścianki. Aktualnie wiodącą metodą obliczania i wymiarowania tego typu konstrukcji jest metoda Sundquista-Petterssona, w pełni przystosowana do wymagań stawianych przez Eurokody. Przedmiotem pracy jest wykorzystanie metody Sundquista-Petterssona do oceny nośności przepustu o konstrukcji zamkniętej, wykonanego z blachy falistej typu MultiPlate, ze stali gatunku S235J2G3. Określono wpływ wysokości zasypki inżynierskiej oraz modułu stycznego gruntu na wytężenie konstrukcji. Analizie poddano: • w stanach granicznych nośności: mechanizm powstania przegubu plastycznego, przekształcenia konstrukcji w łańcuch kinematyczny, nośność konstrukcji w dolnej części oraz nośność złączy śrubowych ze względu na: ścinanie, rozciąganie, interakcję ścinania i rozciągania; • w stanach granicznych użytkowalności: uplastycznienie ścianki konstrukcji w fazie eksploatacji obiektu; • w stanach granicznych zmęczenia: blachy falistej, złączy śrubowych, ze względu na ścinanie, rozciąganie i ich interakcję. Obliczenia przeprowadzono z wykorzystaniem programów Excel i MathCad. Analiza zmęczenia konstrukcji została przeprowadzona na podstawie uproszczonej metody tzw. współczynników lambda. Zakres zmienności naprężeń od pojedynczego przejazdu uproszczonego modelu obciążenia zmęczeniowego wyznaczono na podstawie metody Sundquista-Petterssona. Następnie zakres ten został zmodyfikowany, poprzez sumowanie składowej rozciągającej oraz 60% składowej ściskającej. Współczynnik równoważności uszkodzeń dla mostów drogowych wyznaczono przy założeniu, że: kategoria ruchu na obiekcie to droga główna z małym udziałem potoku samochodów ciężarowych; czas użytkowania mostu przyjęto jak dla klasy konstrukcji S5 równy 100 lat. Zgodnie z wytycznymi wyznaczono wartość stycznego modułu sztywności zasypki metodą uproszczoną (A) i dokładną (B). Stwierdzono, że wartości modułu wyznaczone metodą uproszczoną były około trzykrotnie niższe niż w przypadku metody dokładnej, prowadząc do bardzo konserwatywnych, nieekonomicznych wyników wymiarowania. W analizowanym przypadku wyniki wymiarowania z zastosowaniem modułu wyznaczonego zgodnie z metodą uproszczoną każdorazowo wskazywały na przekroczenie nośności konstrukcji, niezależnie od zastosowanej grubości zasypki (w zakresie od 0.5 do 5m). Wykorzystanie do wymiarowania modułu stycznego, określonego za pomocą metody dokładnej, powodowało znaczne ograniczenie obliczonego wytężenia konstrukcji. Przepust już dla grubości naziomu nieznacznie przekraczającej 1 m został zaprojektowany poprawnie. Zwiększająca się grubość zasypki inżynierskiej powodowała zazwyczaj zmniejszenie wytężenia - na skutek zmniejszania wartości momentów zginających od obciążeń ruchomych. Wyjątek stanowią warunek nośności dolnej części konstrukcji i nośność na ścinanie złączy śrubowych, których wartości w dużej mierze zależne są od wielkości siły normalnej. Zauważyć należy również, że dla niektórych krzywych po początkowym spadku wytężenia następuje jego wzrost. Przyczyną takiego zachowania jest zmiana znaku maksymalnego momentu zginającego, którego wartość była coraz bardziej zależna od ciężaru warstw gruntu zalegających powyżej klucza konstrukcji. W stanach granicznych nośności dla analizowanego obiektu kluczowymi elementami wpływającymi na zapewnienie nośności przepustu są warunki uwzględniające możliwości powstania mechanizmu przegubu plastycznego w przekroju najbardziej wytężonym oraz przekształcenia konstrukcji w łańcuch kinematyczny. Uplastycznienie ścianki konstrukcji w stanie granicznym użytkowalności stało się istotne w przypadku, gdy moduł styczny gruntu wyznaczono za pomocą metody uproszczonej.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wybrane zagadnienia dotyczące sposobów remontowania i metod wzmacniania konstrukcji przepustów komunikacyjnych. Podano również informacje na temat materiałów stosowanych do budowy, remontów i renowacji przepustów. Omówiono najczęściej stosowane technologie wzmacniania i przebudowy tych obiektów. Zwrócono szczególną uwagę na sposoby doboru konstrukcji wzmacniającej oraz systemy montażu i wykonania wzmocnienia z uwzględnieniem właściwości materiałów stosowanych przy renowacji przepustów. Artykuł systematyzuje zagadnienia dotyczące właściwego wykonywania prac remontowych dla przepustów eksploatowanych w ciągach drogowych.
EN
The article discusses selected issues regarding the methods of repairing and reinforcing the culvert structure. It also provides the information on materials used for construction, repair and renovation of culverts. It describes the most frequently used technologies for reinforcing and reconstructing these objects. Particular attention has been drawn to the methods used to select the reinforcement structure, as well as to the installation instructions, taking into account the properties of materials used for culvert renovation. The article clarifies issues regarding the proper renovation works for culverts in road segments.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wybrane zagadnienia dotyczące sposobów remontowania i metod wzmacniania konstrukcji przepustów komunikacyjnych. Podano również informacje na temat materiałów stosowanych do budowy, remontów i renowacji przepustów. Omówiono najczęściej stosowane technologie wzmacniania i przebudowy tych obiektów. Zwrócono szczególną uwagę na sposoby doboru konstrukcji wzmacniającej oraz systemy montażu i wykonania wzmocnienia z uwzględnieniem właściwości materiałów stosowanych przy renowacji przepustów. Artykuł systematyzuje zagadnienia dotyczące właściwego wykonywania prac remontowych dla przepustów eksploatowanych w ciągach drogowych.
EN
The article discusses selected issues regarding the methods of repairing and reinforcing the culvert structure. It also provides the information on materials used for construction, repair and renovation of culverts. It describes the most frequently used technologies for reinforcing and reconstructing these objects. Particular attention has been drawn to the methods used to select the reinforcement structure, as well as to the installation instructions, taking into account the properties of materials used for culvert renovation. The article clarifies issues regarding the proper renovation works for culverts in road segments.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W Małopolsce, na terenie pustynnym o unikatowych walorach środowiskowych, konieczne było przebudowanie przepustu drogowego. Spośród proponowanych przez potencjalnych wykonawców sposobów realizacji zadania inwestor wybrał propozycję bezwykopowej budowy w technologii mikrotunelowania.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Culverts were built from the very beginning when the first road and railway lines. Therefore, at the moment, we are dealing with traditional culverts and arising in Poland recently – modern culverts. In the construction of culverts we have a great variety of materials and technology. Like the other constructions that are part of amodern transport infrastructure, besides functional values is important an aspect of durability of these structures.The paper comparison materials and construction technology of culverts in aspect of their service life.
Omówiono zastosowanie skrzynkowych prefabrykatów z typowych przepustów drogowych w budowie przepustu kolejowego. Prefabrykaty drogowe przystosowano do obciążenia taborem kolejowym. Konstrukcję z prefabrykatów uciąglono przez zbrojoną warstwę nadbetonu.
EN
The paper presents the development of road box culvert units in construction of railway culvert. Simple adjustment of concrete and reinforcement classes made the culvert units adequate for the railway loading. Prefabricated units are made integral by reinforced concrete slab cast on them.
W artykule przedstawiono osuwisko drogowe spowodowane nietypowym w obecnych czasach przepustem. Przepust wykonany został przez ułożenie w dolinie potoku skał, na których wybudowano wysoki nasyp drogowy. Osuwisko powstało w wyniku nałożenia się kilku czynników, które sumując się doprowadziły do jego wystąpienia. Ponadto przedstawiono charakterystykę technologii geotechnicznych wykorzystanych przy rekonstrukcji zniszczonego odcinka drogi.
EN
This paper presents a road landslide caused by an unusual nowadays culvert. Culvert was constructed as a mark of rocks in the valley, where the high road embankment was built. Landslide was a result of the imposition of several factors that led to adding up to in his speech. In addition presents, a geotechnical technology characteristics used in the reconstruction of the damaged road section.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The main areas on water structures in which sediment gathers are headwater, hollows in construction and tailwater. The processes of accumulation of upstream and downstream positions develop according to duration of the object’s exploitation. This article analyses working conditions of an elongated pipeline of culvert in Potok Służewiecki stream. These conditions were examined with the aim to evaluate the degree of discharge limitation of the object by the pipeline executed below an old construction of a road culvert under Łączyny street. The object of investigation is an old culvert under Łączyny Street to which pipeline was added. In the assembly chamber, on the rout of pipeline, a rainy collector is connected to the culvert. It is characterized by high changeability of transverse sections, bed line slopes and hydraulic conditions. An old section of the culvert has the largest capacity. The trash screen is another element that considerably reduces the capacity of the object. The tendency to segregating rubble occurs in the section of culvert. The largest sediments gather in the headwater position, near the outlet - the smallest. In the stream below the object sediments have a similar material composition to the one in the upper position. The theoretical curves of longitudinal line of slope counted with formula (2) divide the area of Fig. 2 in three zones. On the left and below the curve Jn37 the accumulation zone is located, in which the movement of sediment does not occur. Above the curve Jn60 in the right the zone of intensive sediment transport appears. Among the curves Jn37 and Jn60 the transitory zone is located, correspondive to the conditions in which erosive processes begin with growing intensity of flow or accumulation processes, when fl ow diminishes. For the flows, for which the counted gradient is larger than the gradient of water surface the difficulties with transportation of sediment through the object may occur. In the opposite situation the transportation should continue without obstacles. Exceeding this flow does not guarantee, however, that an intensive carrying out of earlier accumulated bed material happens. The appearing of rinsing fl ows is an accelerating factor to this process.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW