Поведение железобетонный мост Палубы Усиленный высококачественной стали
Эта статья описывает поведение конкретных палубы моста усилены с разработанными высокопроизводительных (HP) стали, которая характеризуется высокой прочностью и повышения коррозионной стойкости в сравнении с традиционными А615-06 ASTM Grade 60 стали. Исследования, представленные здесь включены три испытания полномасштабной палубы моста с пролетом углубленного отношение 12,5. Первый и второй палубы были построены с тем же отношением укрепление использованием HP и стали Grade 60, соответственно. Третья палуба была усилена стальными HP использованием 33% меньше арматуры в попытке использовать ее высокой прочности. Нелинейной конечно-элементной модели была использована для прогнозирования режиме неудачи и неспособность нагрузок. Результаты испытаний показывают, что использование стальных HP по сниженным соотношением укрепление жизнеспособным, как изгиб арматуры в конкретных палубы моста. Приведены результаты испытаний специально разработанные образцы для изучения влияния изгиба стержней HP стали на их прочность на растяжение.
Ключевые слова: стержней; мост палубы, изгиб сдвига, удары.
(ProQuest: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Мост палубы часто подвергаются суровым условиям, которые зачастую приводят к серьезным проблем с коррозией. Использование высокопроизводительных (HP) стали может способствовать смягчению проблемы коррозии благодаря повышенной коррозионной стойкости. Кроме того, HP стали более высокую прочность по сравнению с обычными ASTM А615-061 Grade 60 стали. Поэтому, используя HP стали, объем необходимых усиление может быть значительно сокращено. Уменьшение объема сталь будет заторов укрепления и улучшения бетонных. Стали, что соответствует ASTM A1035-072 был выбран для этого исследования из-за своей высокой прочности и повышения коррозионной стойкости в сравнении с обычными ASTM А615-061 Grade 60 стали. Эта статья является частью всеобъемлющего исследования для исследования структурных поведение стали HP для строительства мостов. Работа, представленная в данной работе изучается поведение моста плит палубе и прочность стержней, необходимых для некоторых деталей. Экспериментальные программы, представленной в данном документе состоял из двух этапов.
В ходе первого этапа, три полномасштабных мост палубы с пролетом углубленного отношения были проверены 12,5 оценить эффективность структурных моста палубы армированных стальной HP в качестве основного изгиба усиление по сравнению с использованием обычных Оценка 60 стали. В ходе второго этапа, четыре специально разработанные образцы были протестированы для оценки эффекта изгиба на прочность на растяжение HP стальной арматуры ..
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В последнее время многие департаменты транспорта государственной начали использовать HP стали как прямая замена обычных Оценка 60 стали в железобетонный мост decks.3 Тем не менее, поведение конкретных палубы моста усилены с этим романом стали четко не определена. Это исследование представляет собой попытку использовать высокие прочностные характеристики стали HP в конкретных палубы моста. Кроме того, исследование оценивает влияние изгиба на прочность на растяжение бары HP стали.
Этап I: БЕТОН палубы BRIDGE
Испытательные образцы
В общей сложности три полномасштабных палубы моста были рассмотрены в данной работе для изучения поведения государственных изгиб предел, в том числе режим отказа. Три палубы были призваны быть одинаковыми во всех сферах, за исключением видов и количества стали, используемой в каждом. Все три палубы моста состоит из двух пролетов и двойной консоли, поддерживает в сложных действий по три сборные, пост-натянутой конкретные балок, имеющих размеры поперечного сечения от 24 х 10 дюймов (610 х 254 мм). Общей номинальной размеры мост палубы 21 м-10 дюйма х 13 фут-2 дюйма х 8-5/8 дюйма (6655 х 4013 х 220 мм) с пролетом углубленного отношение 12,5. Опорные фермы были деформированы posttensioned использованием преднапряжения баров 1 дюйма (25 мм) диаметра, предел прочности 150 KSI (1034 МПа). Каждая ферма была предварительно напряженного четыре бара в результате чего общая напрягаемой силу KIPS 360 (1601 кН) в балке. Posttensioning был использован для предотвращения балок из крутильных крекинга, с тем чтобы сохранить их жесткость при кручении на протяжении всего испытания.
Первая и третья палубы моста были усилены стальными HP, в то время как второй палубе мост был усилен с традиционными стали 60 Оценка для целей сравнения. Тест матрицы приведены в таблице 1, а также укрепление данные три палубы моста показана на рис. 1. Следует отметить, что Первый и второй палубы моста были построены с тем же отношением укрепление использованием HP и обычных Оценка 60 стали аналогичного тому, который используется в мост, построенный в Джонстон-Каунти, штат Северная Каролина, в 2004,3 третьей палубы моста, однако, была усилена HP стали использовать только 2 / 3 процента армирования для первых двух палубах. Сокращение количества стали на основе выбранного предела текучести 90 KSI (621 МПа), которая находится в линейное поведение стали HP и меньше, чем предел текучести 120 KSI (827 МПа) определяется в соответствии с 0,2 % офсетным способом указанного ASTM A370-07,4 Следует отметить, что только поперечные стали сократилось, потому что палуба непрерывно в этом направлении, в котором основной изгиб происходит ..
Свойства материалов
Три палубы моста строились по normalweight бетон со средней сильные сжимающие в день тестирования на три моста палубы 4500, 5300 и 7000 фунтов на квадратный дюйм (31, 36 и 48 МПа). Прочности бетона на сжатие определяли с помощью 4 х 8 дюймов (102 х 204 мм), цилиндры, поданных за каждого палубе и лечение в тех же условиях, как на палубе. Напряженность талоны HP и оценки стали 60 были протестированы в соответствии с ASTM A370-07,4 напряженно-деформированного характеристики HP и оценки стали 60 показано на рис. 2. Стальной арматуры HP выставлены линейных напряженно-деформированного отношения до 100 KSI (689 МПа), а затем нелинейного поведения до предела прочности 173 KSI (1193 МПа). В соответствии с ASTM A370-074 офсетным способом (0,2% офсет), текучести была определена в 120 KSI (827 МПа). Начальный модуль упругости 29000 KSI (200 ГПа), а затем нелинейного поведения и снижение модуля упругости, когда напряжение превышает 100 KSI (689 МПа). Текучести стали Grade 60 была определена в 68 KSI (469 МПа) ..
Испытание установки и приборы
Два 440 KIPS (1957 кН) создание гидравлических приводов были использованы одновременно применять сосредоточенной нагрузки каждого пролета для имитации эффекта грузов грузовика колесо. Два 10 х 20 дюймов (254 х 508 мм) стальных пластин 1 дюйм (25 мм) толщиной, были использованы для передачи нагрузки от привода соблюдать AASHTO Specifications5 шин площади контакта. 1 / 2 дюйма (13 мм) толщиной панели неопрена был помещен под каждой загрузке пластина для предотвращения возможных местных дробления бетона. Опорные фермы лежит на бетонных блоков для передачи нагрузках сильного пола в результате четкого службы 96 дюйма (2438 мм). Ясно службы опорных ферм была определена на основе эквивалентности жесткости опорных ферм, что и стальные балки, используемые в фактических моста. Рисунок 3 показывает, изометрической проекции испытания установки и фотография первой палубы моста до начала испытания.
В общей сложности 72 каналов приборов были использованы на каждого моста палубе. 550 KIPS (2447 кН) ячейки нагрузка была установлена на каждом приводе для измерения приложенной нагрузки. Двадцать четыре строки потенциометров (строка кастрюли) были использованы для измерения отклонения профиля от моста вдоль палубы продольном и поперечном направлениях. Кроме того, шесть линейных потенциометров были использованы для измерения прогибов и поворотов в середине пролета каждой балке. Двадцать проволоки арки тензодатчиков (см. рис. 4 (а)), были использованы для измерения конкретных деформации в различных местах. Двадцать электрическое сопротивление тензодатчиков из 120 Ом и 0,24 дюйма (6 мм) расстояние между метками были прикреплены к выбранной арматуры для определения деформаций в этих барах. Данные были записаны на электронный носитель с помощью системы сбора данных. На рисунке 4 показано расположение деформации проволоки арки отверстий и устанавливает обозначения ниже.
Результаты испытаний
Результаты испытаний были проанализированы критически проанализировать выполнение мост палубы армированные HP стали, а основные укрепления по сравнению с поведением мост палубы армированных стальной Grade 60. Подробные результаты тестирования можно найти elsewhere.3
Нагрузки отклонения поведения, три палубы моста были подвергнуты погрузки и разгрузки для загрузки уровней 50, 100 и 150 KIPS (222, 445 и 667 кН) на пролет, а затем на провал. Прогиба от нагрузки конвертов до отказа для трех испытанных палубы моста показана на рис. 5. Следует отметить, что отклонения показано на рис. 5 измеряются в центре соответствующие службы палубе непосредственно под действием приложенной нагрузки. Как видно из рис. 5 видно, что первый мост с ездой усиленный стальной HP с использованием тех же отношение, как усиление используется для фактического моста выставлены меньшие прогибы, чем другие две палубы моста на том же уровне нагрузки. Немного выше, жесткость первой палубе, вероятно, объясняется более высокой прочностью на сжатие конкретные и более высокую прочность стали HP. Несмотря на меньшую армирования для третьей палубе моста (33% меньше, чем у первых двух палубах), он был способен для достижения той же конечной грузоподъемность как второй палубе мост усилен Оценка 60 стали.
Такое поведение объясняется более высокой прочности стали HP. Небольшое увеличение отклонения измеренных для третьей палубе моста по сравнению с второй палубе связано с использованием нержавеющей стали, а также незначительное снижение модуля упругости стали HP на высоких уровнях стресса ..
Отклонения профиля в поперечном направлении на право пролета второй и третьей палубы моста показана на рис. 6. Следует отметить, что отклонение профили построены для последнего цикла загрузки только. Таким образом, остаточные прогибы показаны в начале цикла нагружения (нулевая нагрузка). Отклонения профиля показывают, что максимальное отклонение произошло в середине пролета под действием приложенной нагрузки. Отклонения профиля также показывают, что отклонения поведения на палубе армированные уменьшенное количество HP стали очень похожа на том, что на палубе усилены с обычными 60 Оценка стали.
Отклонение профиля в продольном направлении на право пролета второй и третьей палубы моста приведены на рис. 7. Следует отметить, что отклонение профили построены для окончательного цикла загрузки только. Таким образом, отклонения показано на рис. 7 включают остаточные отклонения от предыдущих циклов нагружения. Продольных профилей отклонения продемонстрировать кривизны в продольном направлении, что означает двусторонний изгиб поведении типичных палубы моста под действием сосредоточенных нагрузок. Кроме того, отклонения профиля показывают, что отклонения на краю палубы было очень мало. Это означает, что выбор длины теста модели является достаточной для проведения общей нагрузки и, следовательно, типичным представителем палубы моста.
Crack картина "Нет трещин не наблюдалось до уровня нагрузки от 50 KIPS (222 кН) для любого из трех палуб моста. Первые видимые трещины верхней произошло при нагрузке уровне примерно 60 KIPS (267 кН) на каждом этаже. По AASHTO характеристики, 5 осей конструкции грузовика состоит из пары 16 кип (71 кН) колеса нагрузки расстоянии 6 футов (183 мм) друг от друга. Таким образом, на уровень нагрузки в 21 KIPS (93 кН), которая включает в себя динамическую пособие, три палубы моста остались без трещин и прогибов на уровне нагрузки службы одинаковы для всех трех палуб моста. Таким образом, уменьшая количество HP стали использовать в третьей палубе мост не изменить поведение работоспособности.
Как и ожидалось, отрицательный изгиб трещин, образовавшихся до положительного изгиба трещины за счет повышения индуцированной отрицательные моменты в середине поддержку по сравнению с положительным значениям момента в середине пролета. Позитивные трещин изгибающий момент, были замечены при загрузке уровня 100 KIPS (445 кН) и стал радиальных при нагрузке 150 KIPS (667 кН), как показано на первой палубе моста на рис. 8 (а) и (б), соответственно. Формирование радиальные трещины картина подтверждает двусторонний механизм под действием концентрированных приложенные нагрузки. Дальнейшая загрузка привело к распространению и расширение трещины изгиба до изгиба образования трещины сдвига на верхней поверхности палубы близко к середине балки. Формирование изгибно-сдвиговых трещин привели к резким снижением нагрузки, как показано на рис. 5. Изгибно-сдвиговых трещин, однако, формируются симметрично по обе стороны от средней балке на палубе первого моста и позволил увеличить нагрузку и, наконец, провал палубе штамповки сдвига в обоих пролетов. Для второй и третьей палубы моста, изгибно-сдвиговая трещина произошла только на левой стороне средней балке.
Режим сбоев связи с выбором достаточно длительного периода тестовой модели поведения мост палубы под действием концентрированных нагрузок двусторонний механизм после изгиба при разработке всеобъемлющих мер, поддерживаемых мембраны силы развиваются в нижней части слоя арматуры. Благодаря непрерывности использованные в тесте моделей, в первую измеряется пик нагрузки для первой палубы моста, резкое уменьшение сопротивления нагрузки произошло за счет образования изгибных сдвига трещин вдоль верхней поверхности палубы моста обе стороны от средней балке. Дальнейшая загрузка обусловил расширение этих трещин связано с небольшим увеличением сопротивления нагрузки до штамповки произошел сбой Под действием сосредоточенных нагрузок. Перфорация неспособности и охватывает почти совпал по времени при загрузке уровня 229 KIPS (1019 кН) и 216 KIPS (961 кН), и соответствующие прогибы 1,8 дюйма (46 мм) и 1,6 дюйма (41 мм) для левой и правой пролетов, соответственно. 9 показан первый мост с ездой по завершении испытаний, где пробивая районах, находящихся под нагрузки и сдвига конусом в нижней части левой промежуток можно увидеть ..
Поведение второй палубе мост, усиленные 60 Оценка стали с использованием той же пропорции арматуры, был похож на первую палубу. На измеряется пиковых нагрузок, резкое уменьшение приложенной нагрузки произошло за счет образования изгибных сдвига трещины на верхней поверхности палубы моста с левой стороны от средней балке только. Тот факт, что левый пролет должен был изгиб сдвига, что неудача помешала увеличением нагрузки достаточно, чтобы вызвать пробивая сдвига. Максимальное измеренное нагрузки на левую пролетом 185 KIPS (823 кН), а максимальное отклонение составляет 2,2 дюйма (56 мм). Тот факт, что право пролета был обусловлен штамповки сдвига при нагрузке уровень 204 KIPS (907 кН) и соответствующие отклонения 0,7 дюйма (18 мм).
Для третьей палубы моста, право пролета неудачу в пробивая сдвига при нагрузке 203 KIPS (903 кН) и соответствующие отклонения 1,0 дюйма (25 мм) до выхода из строя левого пролета. Формирование изгибно-сдвиговая трещина в левой службы вызвало резкое уменьшение нагрузки и предотвратить возможность увеличить нагрузку, чтобы побудить штамповки разрушение при сдвиге в левом службы. Тот факт, что левый пролет должен был изгиб сдвига неудачи при нагрузке уровень 181 KIPS (805 кН) и максимальное измеряемое отклонение составляет 1,9 дюйма (48 мм). На рисунке 10 показана вторая и третья палубы моста в связи с тем, где пробивая области под действием приложенной сосредоточенной нагрузки в середине пролета и изгиб сдвига трещина, образовавшаяся в непосредственной близости от средней балке четко видны.
Напряжение в бетоне и стали на основе деформации измеряется проволоки арки тензодатчиков, бетона на сжатие штаммы были определены. Бетонные деформации построена для окончательного цикла загрузки только и, следовательно, включает в себя остаточной деформации, разработанные в предыдущих циклов нагружения. Штамм получен из штамма провода датчиков арка расположена в правом пролета моста три палубы 14 дюймов (356 мм) от средней палубе (T6 на рис. 4 ()) приведены на рис. 11. Измеряется напряжение от второй палубе показывают, что деформации сжатия бетона в районе перфорации области достигла предельного значения 0,002 обычно наблюдается в других причиной штамповки сдвига failure.6-8 первой и третьей палубе мост штаммов сжатие превысил это значение, тем не менее, достигая значений 0,0031 и 0,0036 соответственно. Чтобы объяснить это поведение, деформации арматуры должна быть исследована.
Стали штаммов была измерена с помощью обычных электрических датчиков деформации при арматуры перед заливкой. Штаммов измеряется в нижней поперечной стальных права пролета первой и второй палубы моста показана на рис. 12. Стали штаммов представлены для окончательного цикла загрузки только, и, следовательно, включать остаточных деформаций, разработанные в предыдущих циклов нагружения. Как видно из рис. 12 (а), что стальной прут в середине пролета первой палубе мост не удалось достичь уступая деформации стержней HP стали, как это определено выше. С другой стороны, на рис. 12 (б) показывает, что напряжение в бар, расположенный в середине пролета моста второй палубе превысил уступая штамм Оценка 60 стали. Собранные данные из различных измерений показывают, что штамм приносит очень локализовано в районе сосредоточены load.3
Хорошо известно, что конкретное в непосредственной близости от сдвига конуса находится в трехосном состоянии stress.6-8 для второй палубы моста, стали в непосредственной близости от штамповки конуса дали до отказа. Таким образом, стальной прокат уже не сдерживать бетона, а также провал произошел, когда конкретные достигла своего пика напряжения на соответствующий штамм 0,002. Для первой и третьей палубы моста, поперечные и продольные сжимающие напряжения, непрерывно увеличивается до отказа, так как стали в непосредственной близости от штамповки конуса не поддавался. Таким образом, стальной арматуры по-прежнему сдерживать бетона и бетона до сих пор цела, сохраняя тем самым совокупный блокировки через трещины сдвига. Таким образом, измеряется конкретный штамм продолжает расти, пока конкретных разгромлен в районе сдвиговая трещина на уровне штаммов значительно выше, чем 0,002, достигая значений 0,0031 и 0,0036 для первого и третьего палубы моста, соответственно.
Прогноз пробивая создания предсказал штамповки сдвига сильных за три палубы моста по две разные коды, кратко изложены вместе с измеренных значений в таблице 2. Дизайн коды представлены в Таблице 2, AASHTO Specifications5 и МСА 318-05.9 дизайн уравнений используются для предсказания
Количество в KIPS и дюйма
... (1)
Количество в фунты и дюйма
... (2)
где V ^ с ^ к югу является способность пробивая сдвига мост палубы; периметр критической секции на расстоянии D / 2 от пластина; г является эффективная глубина раздел и
Как видно из таблицы 2 видно, что предсказанные значения в соответствии с AASHTO и ACI 318-05 правила проектирования сравнить очень хорошо измеренных значений мост палубы армированные HP и оценки 60 стали.
АНАЛИТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Три моста палубы испытания в этом исследовании были смоделированы с помощью аналитически анализ методом конечных элементов program.10 конкретной модели Материал основан на размытие крекинга model.11 Как указано в руководстве программы, эта модель mechanicsbased разработке использованием теории пластичности, который позволяет включение трещин и других конкретных мер characteristics.10 рамках конкретных учредительных модели, трещины и другие формы материального нелинейности на лечении в конечных точек интеграции элементов. Трещины, как предполагается сформировать перпендикулярно основным направлением деформации растяжения, в которой критерий превысил, и они позволили сформировать в каждой материальной точки. Когда происходит растрескивание, нормальное напряжение через трещины сводится к нулю и распределения напряжений вокруг трещины пересчитывается. Бетонные моделирование также включены остаточной жесткости напряжение для постепенной передачи нагрузки на укрепление в трещины. Кроме того, программа построена с учетом сокращения сдвиговой жесткости из-за трещин и дальнейшего разрушения, как трещины открывается.
Укрепление моделируется как отдельных составных элементов в пределах конкретных элементов. Жесткость стержня подэлемента накладывается на конкретные жесткость элемента, в котором проживает бар. Крепления потери моделируется как эффективного деградации жесткости стержня в зависимости от конкретных деформации нормально бар ..
Трехмерного анализа была проведена три моста палубы использованием 20-узел шестигранные элементы континуума с квадратичной интерполяции изопараметрического перемещения. Только 1 / 4 часть палубы была смоделирована из-за его симметрией относительно обеих осей. Сходимости исследование было проведено в том числе размер ячеи (количество и размер элементов) и загрузка прироста. Глубина на палубе была разделена на пять уровней в пределах своей толщины с общим числом элементов 1040 на палубу и опорные фермы, как показано на рис. 13 (а).
Аналитические результаты
Предсказано и экспериментально конверты прогиба от нагрузки на три палубы моста сравниваются на рис. 13. Видно, что предсказал нагрузки отклонения поведения три палубы моста по сравнению очень хорошо согласуются с измеренными. Первоначальный и после взлома жесткости были точно предсказывает аналитическая модель. Кроме того, предельная нагрузка была достаточно предсказал учитывая тот факт, что два пролеты второго и третьего палубы моста не удалось в двух различных режимах. Предсказал конечной прогибов, однако, были несколько меньше по сравнению с экспериментальными значениями, что в связи с тем, что программа не была прекращена, когда конкретные деформации в зоне сжатия достигла значения 0,003. Для целей проверки, часть первая колода мост, который не удалось из-за сдвига пробивая был сокращен использованием конкретных видел, чтобы выявить сбоев, как показано на рис. 14 (а). Деформация контуров на рис. 14 (б), изображающие конуса пробивая сдвига матч очень хорошо фактических отказов.
Этап II: Прочность высокопроизводительных стальных BENT
Испытаний образцов и испытаний установки
Специально разработанных образцов был использован для оценки эффекта изгиба бары HP стали на их прочность на растяжение; образца используется на рис. 15 (а) в № 5 (№ 16) баров. Образец состоял из двух бетонных блоков, используемых для закрепления двух концах изогнутого стержня в виде закрытой стремя. Два размеров стальной арматуры для этого этапа были № 4 и № 5 (№ 13 и № 16) с двумя барами образцов для каждого размера. Поворотом на 90 градусов в соответствии с МСА 318-05,9 и длины стремян HP стали были выбраны на основании размеров бетонных блоков, размеры гидравлического домкрата, а динамометр расположен между бетонными блоками. Бетонных блоков были в значительной степени усилить с обычными Оценка 60 хомутов для предотвращения преждевременного выхода из строя. Блоки были отлиты с помощью деревянных форм, которые были специально разработаны для размещения на якоре концы и временно braced для предотвращения изгиба обнаженной части панели между двумя блоками до начала испытания.
Две разные конфигурации были использованы для debond стали от конкретного в пределах одного образца. В первой конфигурации, стремя полностью debonded в левой бетонных блоков с помощью толстой резиновой ленты. Во второй конфигурации, только прямые часть стремя было debonded в правильном бетонный блок для передачи силы натяжения непосредственно к изогнутой части стержня. Это исследование является продолжением предыдущей study12, которая проводилась в 2002 году в Государственном Университете Северной Каролины использованием того же образца. В предыдущем исследовании, только прямых участков из стремян были debonded нарушение сцепления, а не весь U-образный бар для образцов, сообщили в настоящем документе. Нарушение сцепления всего П-образной части позволяет относительного движения стержня по отношению к конкретному. Это движение позволило чистой испытания стержней, а не представляющие обычно связаны баров и стремена для железобетонных конструкций. Результаты, полученные в предыдущем исследовании, по сравнению с данными, полученными от работы в настоящем докладе, чтобы продемонстрировать влияние связи с бетона на прочность на растяжение стержней ..
Испытательной установке, как показано на рис. 15 (б), состоит из 120 KIPS (534 кН) создание гидравлического домкрата, 150 KIPS (667 кН) ячейку нагрузкой, а четыре линейных потенциометров для измерения относительного смещения между двумя блоками. Гидравлический домкрат и нагрузки ячейки по центру между двумя ветвями стремя обеспечить равномерное распределение сил в каждой отрасли. Осевой механической экстензометра в 2 дюйма (51 мм) расстояние между метками был установлен на обнаженной части стремя для измерения удлинения в процессе загрузки. Система сбора данных была использована для электронной записи показаний датчика нагрузки, потенциометров и экстензометра.
Результаты испытаний
Несоблюдение всех образцов для обоих размеров бар произошло в изогнутой части стремя, который был debonded от конкретного в левый блок, как показано на рис. 16 (а). Эта неудача место было подтверждено путем визуального осмотра после распиловки бетонных блоков на месте разрушения как показано на рис. 16 (а). Следует отметить, что отказ образцов, испытанных в предыдущем study12 (с связанных изгибах) произошло в подвергается прямой часть стремени, как показано на рис. 16 (б). Типичные характеристики напряженно-деформированного № 4 и № 5 (№ 13 и № 16) debonded стержней вместе с теми, кабального баров, показаны на рис. 17. Напряженно-деформированного характеристики кабального и debonded стержней указывают, что их поведение похоже на таможенном баров, в том числе линейных и нелинейных поведения с точностью до деформации значение 1,5%. Испытания debonded баров наклонился, однако, подчеркивает, индуцированных остаточные деформации изгиба стержней, что сокращение и силу, и деформации в конечной. Такое поведение отражает хорошо установленных явление концентрации напряжений в месте изгиба из-за процесса гибки.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
С учетом результатов испытаний, следующие выводы можно сделать:
1. Конечная грузоподъемностью от моста три палубы исследованы в этом исследовании был порядка 10 раз полезной нагрузки установленном AASHTO Specifications5;
2. Перфорация сдвига является основной режим выхода из строя три палубы моста. Благодаря преемственности использованные в тесте моделей, изгиб сдвига провал наблюдался в качестве дополнительного способа отказа;
3. Крекинга нагрузки три испытания палубы моста было более чем в два раза полезной нагрузки установленном AASHTO Specifications.5 Следовательно, при уровне обслуживания нагрузки, три палубы моста вели себя так, без трещин разделов. Поэтому, используя 33% меньше, HP стали, не должен привести к изменению поведения обслуживания конкретных палубы моста;
4. Мост палубы усилена на 33% меньше стали HP разработала же конечной несущей способности, что и армированных стальной Grade 60. Этот спектакль объясняется повышенной прочности стали HP по сравнению с 60 Оценка стали, а также
5. Поведение кабального бары HP стали наклонился похожа на поведение прямой баров. Debonded изогнутых выставки баров что подобное поведение не к прямому баров, в том числе линейных и нелинейных поведения с точностью до деформации 1,5%. Его предел прочности, однако, сократился на 6%, а ее конечной деформации на 70%.
На основании результатов исследований, следующие принципы дизайна могут быть рекомендованы:
1. Подставляя HP стали непосредственно для обычных Оценка 60 стали в конструкции, как это было сделано для фактического мост, построенный в Джонстон-Каунти, штат Северная Каролина, в 2004 году и первый образец испытание консервативного подхода;
2. HP стали могут использоваться в качестве основной изгиб арматуру для монолитно-бетонного моста на палубах армирования соответствующий 33% меньше, чем это требуется для оценки 60 стали. Таким образом, дизайн железобетонный мост палубы использованием HP стали можно использовать текучести 90 KSI (621 МПа) для баров HP стали;
3. Сокращение армирования стали HP должна удовлетворить все минимального соотношения укрепление установленном AASHTO Specifications.5 Кроме того, снижение соотношения арматуру из стальных HP, должны соответствовать требованиям трещины контроль AASHTO Specifications5 и
4. бары HP стали может быть изогнут до 90 градусов, не уменьшая их прочности и деформации при условии, что изгиб полностью заключенная и кабальный для бетона.
Авторы
Авторы благодарят за поддержку Северной Каролины Департамента транспорта США (NCDOT) за организацию этого научного проекта. Благодаря обусловлены MMFX Technologies Corporation на поставку стали MMFX; в КС Мангам Инк Роли, штат Северная Каролина, за помощь в бросили три палубы моста, и SteelFab из Шарлотты, штат Северная Каролина, за предоставление стальных профилей, используемых в рамках тестирования . Особая благодарность к С. Уолтер для участия во втором этапе экспериментальной программы. Авторы также хотели бы поблагодарить J. Аткинсон и B. Данливи в лаборатории построенных объектов за их помощь.
Ссылки
1. ASTM A615/A615M-06, "Стандартные спецификации для деформированных и простой углеродистой стали для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2006, стр. 6.
2. ASTM A1035/A1035M-07, "Стандартные спецификации для деформированных и равнины, Low-Carbon, хром, стальные прутки для армирования бетона," ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2007, стр. 5.
3. Rizkalla, SH; Зия, P.; Seliem, HM и Лусьер Г., Оценка MMFX Сталь для NCDOT железобетонных мостов ", Research Report, Университет штата Северная Каролина, построенных объектов лаборатории, Роли, штат Северная Каролина, декабрь 2005, 109 с.
4. ASTM A370-07, "Стандартные методы испытаний и определения механических испытаний металлопродукции", ASTM International, Запад Коншохокен, PA, 2003, 47 с.
5. Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц ", AASHTO LRFD мост характеристики Дизайн", 3-е издание, Вашингтон, DC, 2004.
6. Киннунен, S., и Нюландер, H., "штамповка из бетонных плит без поперечной арматуры," Труды Королевского института Стокгольма, Стокгольм, Швеция, 1960, 112 с.
7. Марзук, H., и Хусейн, A., "штамповка Shear расчету железобетонных высокопрочных плит", Canadian Journal гражданского строительства, V. 18, 1991, с. 954-963.
8. Муфтий А., Ньюхук, J., "штамповка Прочность на сдвиг сдержанного железобетонный мост плиты палубы", ACI Структурные Journal, В. 95, № 4, июль-август 1998, с. 375-381.
9. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
10. Джеймс, RG, "Теория ANACAP бетона Анализ программы Manual," Версия 3,0, Anatech Corporation, Сан-Диего, Калифорния, 2004.
11. Рашид, YR, "Ultimate Анализ прочности из предварительно напряженного бетона сосудов под давлением," Ядерная инженерия и дизайн, 1968, с. 334-344.
12. Эль-Хача Р., Rizkalla, SH, "Основные свойства материала MMFX стальной прокат," Научно-исследовательский доклад 02-04, Университет штата Северная Каролина, построенных объектов лаборатории, Роли, штат Северная Каролина, июль 2002, 60 с.
Входящие в состав МСА Хатем М. Seliem является кандидат кандидата в Департамент по гражданским, строительству и инженерной экологии в Государственном Университете Северной Каролины, Роли, Северная Каролина. Он получил степень бакалавра и магистра из Каирского университета в Каире, Египет, в 2000 и 2002, соответственно.
Входящие в состав МСА Григорий Лусьер является инженер-исследователь в Лаборатории сооружений, Университет штата Северная Каролина. Он получил степень бакалавра и магистра из Университета штата Северная Каролина в 2004 и 2006, соответственно.
Саами H. Rizkalla, ВВСКИ, является почетный профессор гражданского строительства и строительства в Департамент по гражданским, строительства и инженерной экологии, Университет штата Северная Каролина. Он также является директором Лаборатории построенных объектов и NSF I / UCRC по ремонту сооружений и мостов в Государственном Университете Северной Каролины. Он является членом комитетов МСА 118, использование компьютеров; 440, армированных полимерных арматуры; E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE комитетов 423, предварительно напряженного железобетона, а также 550, сборных железобетонных конструкций.
ACI почетный член Павел Зия является заслуженный почетный профессор университета в Северной Каролине государственный университет. Он был президентом ACI в 1989 году и является членом комитетов МСА 363, высокопрочного бетона, а также 440, армированного волокном полимерные Укрепление и совместной ACI-ASCE комитетов 423, предварительно напряженного железобетона, а также 445, сдвиг и кручение.