Сейсмические Модернизация восьмигранными столбами с пьедестала и один-Way Петля на базе
Это исследование направлено на развитие модифицированной методы восьмиугольные наклонности одной колонке с пьедестала и один конец петли подробно на цоколе, которые обычно встречаются в строительстве мостов. Три идентичных квартале масштаба образцов колонки были построены для shaketable тестирования. Один из них проверили в построенных, остальные были расширены с сейсмическими модернизации. Колонны были подвергнуты 1994 Нортридж Сильмар землетрясения в сильном направлении до отказа. Боковые стали, как построенный постамент был очень недостаточным, что привело к нежелательным пьедестал провал. Первый из модернизированных колонн была протестирована с пьедестала расширение и стекла из армированных волокном полимера (GFRP) пьедестал куртку. Вторая была протестирована с модифицированной же, как первый, но несколько столбцов баров были разорваны на базе колонны по сокращению спроса пластиковых сдвига. Было установлено, что пьедестал модифицированной был успешным для укрепления пьедестал достаточно, чтобы переложить пластиковых движущиеся в колонку. Разорвала баров колонке опустил сдвига спроса и увеличение пластической деформации.
Ключевые слова: мосты, колонны, железобетонные; модифицированной; сдвига.
ВВЕДЕНИЕ
Последние землетрясения в Калифорнии (1994 Нортридж землетрясения) и Японии (1995 Кобе землетрясения) в целом показали, что реакция модернизированных мостов является удовлетворительным. Многие сейсмически-дефицитных мостов, однако, все еще остаются. Из-за высокой прочности и жесткости мостов, субструктуры как ожидается, будет основной выход для отвода сейсмической энергии в железобетонных мостов. Многие существующие мосты, однако, поддерживается на опорах, что отсутствие надлежащего подробно противостоять сильным землетрясениям. Пир недостатки для железобетонных мостов включают силы сдвига столбца, родов и структурных деталей. Эти недостатки обычно вызывают nonductile и неожиданные режимы отказа. Хотя модифицированной меры для устранения недостатков в общей круглых и прямоугольных колонн были разработаны, применение этих методов к нерегулярным столбцы с различной жесткости по высоте, вызывает сомнения. Осложнений, связанных с нарушениями требуют дальнейшего изучения и развития модифицированной для колонн с фигурами и жесткость, свойства, которые отличаются от регулярных колонны ..
В настоящем документе рассматриваются оценки и модернизации моста столбцы, которые имеют нерегулярный характер, как в поперечном сечении и по высоте, при этом последняя вызванные наличием пьедестала и один конец петли связи между подходом и пьедестал.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Колонка в большом количестве существующих мостов не соответствуют текущей сейсмической подробные требования. Многие из этих столбцов считаются нерегулярными, и их производительности и модернизации нуждается не обязательно могут быть рассмотрены с использованием имеющихся данных для регулярного столбцов. Исследование, представленное в этой статье привело к информации о характеристиках shaketable реакция, как построенных моделей и эффективности двух модифицированных мер, оба из которых существенно отличаются от стандартных модифицированной технологии. Результаты этого исследования привели к модифицированной рекомендации для колонны из трех структур пандус для шоссейного моста многопролетной.
Прототип ВЫБОР
Основная цель данного исследования заключалась в определении сейсмической уязвимости и разработке стратегий для модифицированной одного столбца в три опоры рамп структур, которые подключаются к Downtown Лас-Вегасе Виадук, 24-пролетный мост автострады в Лас-Вегасе, штат Невада. Структура была построена в 1968-1969, не сейсмических детализации. На основании первоначальной оценки рамп структур, колонны в Рамп DW оказались наиболее важных на основе сдвига спроса. Эта структура состоит из железобетонных надстройки балки коробки поддерживается шесть наклонности, каждый из которых восьмиугольные колонны. Четыре из шести колонн включены пьедестале с односторонним петли на цоколе. Другие непосредственно связаны с основаниях с односторонним петли. Означает неограниченный 28-дневного сжатие прочность бетона на основе цилиндра испытаний, проведенных в ходе строительства было 33,8 МПа (4900 фунтов на квадратный дюйм). Учет конкретных усиливаться с течением времени, прочность на сжатие 41,3 МПа (6000 фунтов на квадратный дюйм) была принята. Арматурной стали Хадан средней урожайности и предел прочности 303 и 524 МПа (44 и 76 KSI), соответственно ..
Тумбы и колонны оказались весьма недостаточным по отношению к боковым стали. Выбор прототипа для проверки колонна была основана на восприимчивости к разрушение при сдвиге в сильном направлении. Кратчайший столбец с пьедестала в основании (Пир 8DW) был выбран в качестве прототипа. Общая высота от верха основе для надстройки является осевой 7,04 м (23,1 м). Высота колонны над Постамент 5,21 м (17,1 м) обеспечение пропорций в сильном направлении около 2. Исходя из текущей Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц (AASHTO-код), 1 длины развития для всех подкрепления адекватными. В соответствии с действующим Калифорнийского Департамента транспорта США (Колтранс) 2 и AASHTO спецификации столбца заключения в пластическом шарнире регионе недостаточен по 87 и 74% соответственно.
Боковые силы спроса и возможностей прототипа колонки были рассчитаны по отношению к сдвига и изгиба возможностей для загрузки в сильном направлении. Shear потенциала были рассчитаны с использованием Колтранс provisions.2 Колтранс уравнения для сдвига счета номинального потенциала для осевой нагрузки и перемещения пластичности. Колонке осевой нагрузки была основана на палубе приток мертвым грузом. Перемещение пластичности определяется как общее смещение разделены эффективного перемещения урожая. Для перемещения пластичность до 1,5, по оценкам, потенциал сдвига 4960 кН (1120 койка) падает до 1410 кН (320 кип) для пластичности 4,2 или выше. Между пластичности 1,5 и 4,2, конкретные возможности сдвига изменяется линейно. Перед тестированием колонны, не было известно, насколько хорошо Колтранс уравнений будет применяться к восьмиугольная колонна с очень небольшой боковой стали. Тем не менее, Колтранс уравнений были использованы в отсутствие более соответствующие уравнения. Потенциала полученных методом Колтранс были сопоставлены с пластиковой спроса сдвига.
Боковые силы, чтобы начать это приносит изгиб 3287 кН (739 K). На этом нагрузка базы пьедестала достигнет расчетного эффективного момента выхода. Однако, поскольку проектная мощность сдвига при больших перемещениях только 1410 кН (320 л), в столбце представляется маловероятным, чтобы сохранить нагрузку 3287 кН (739 л), как перемещение пластичности увеличилось. Кроме того, взаимодействие с пьедестала и столбец является неопределенным, и постамент один конец петли может осложнить выполнение ..
Испытательные образцы
Три идентичных квартале масштаба, как построенных моделей колонке 8DW были построены для shaketable тестирования. Один экземпляр, Олва (восьмиугольные Лас-Вегасе колонки, а к использованию), был построен для оценки как-построенной модели, а два других были построены для определения адекватности модифицированной технологии. Образцы были направлены на владение порнографическими материалами, и геометрические свойства очень похожа на прототип и быть как можно больше, не нарушая границ shaketables в Университете Невады, Рено. Нелинейная динамика анализа различных моделей колонке подвергаются различным землетрясений показал, что четверть масштабные модели вполне осуществимы.
Подробная информация о пакете образца приведены на рис. 1 и 2. Момент кривизны анализ проводился на изгиб разделы для обеспечения реагирования образца соответствовали что прототипа. Основе образцов был разработан, чтобы быть сильными и жесткими, чтобы избежать повреждения основе. Продольных балок с пьедестала, на основе встроенных в достаточной степени для всей длине развития.
Свойства материалов для масштабных образца были очень похожи, что и прототип. Бетон 9,5 мм (3 / 8 дюйма) максимальный размер и 28-дневного прочность на сжатие около 39,3 МПа (5700 фунтов на квадратный дюйм) в день тестирования. Усиление используется в колонну и пьедестал отжигали в соответствии с стресса стали выход 303 МПа (44 КСИ) в прототипе. Измеряется текучести обработанной стали в 288 МПа (41,8 KSI). Проволока используется в качестве подкрепления в образцах также стресс целевой выход 303 МПа (44 KSI). Черная отожженная проволока была использована. Средний предел текучести для проводов была 280 МПа (40,5 KSI).
ОБОРУДОВАНИЕ
Приборы почти одинаков для всех образцов. Полная информация о датчика макеты, представленные в номер 3. Образцы были широко настраивается тензометрами, перемещения преобразователей, датчиков и акселерометров. Эти данные были записаны в размере 160 отсчетов в секунду с помощью системы сбора данных.
Тензорезисторов для продольной стали, были помещены в две критические секции, столбец пьедестал, а на постаменте основе соединений. Датчики также были помещены на 127 мм (5 дюймов) выше и ниже этих участков для отслеживания вывода бар и деформации вариации. Кроме того, тензодатчики были помещены в колонке связи на 140 мм (5,5 дюймов) уровнях с вершины пьедестала примерно один столбец глубины выше пьедестал.
Колонка кривизны, пьедестал поднятия и горизонтального скольжения пьедестала были измерены с перемещением преобразователей. Для пьедестала проскальзывания и поднятия, датчики были расположены на длинной и короткой сторонам пьедестала соответственно. Колонка измерения кривизны, датчики были расположены попарно на пять 127 мм (5 дюймов) интервалов от основания колонны по бокам колонны.
Перемещение преобразователей были использованы для измерения движения в колонке загрузки и поперечном направлениях. Датчики используются для измерения колонке осевые нагрузки, и связь между силой столбца и инертной масс на массу установки. Ускорение измерялась акселерометра в верхней части заглушки головы и внутренних акселерометр таблице.
ПРОЦЕДУРА ИСПЫТАНИЯ
Shaketable установки испытания показано на рис. 3. В пересчете массы приток мертвым грузом на реальной конструкции были применены по инерционной массы и установка вертикальных гидравлических домкратов. Дизайн массовой установки представлена в номер 4. Масса установки состоит из стальной рамы возлагали на базу с 89 кН (20 койка) железобетонных блоков болтами к палубе установки массовой информации. Эффективной горизонтальной массы стали рамы 9072 кг (20 кип массы) .4 общей эффективной инерционной массы 18144 кг (40 публичный массы). Гидравлические домкраты поставил осевой нагрузки на образец через луч стали разбрасыватель болтами к верхней части колонны. Гидравлическая система гнездо состоит из двух гнезд, соединенных последовательно с аккумулятором и насоса. Аккумулятор помогли предотвратить значительные различия в осевой нагрузки в ходе испытаний. Осевой нагрузки стержни пошли через стойку и были ринулся в таблице. Осевой нагрузкой 218 кН (49 койка) была применена к образцу с разъемами, которые подготовил такой же уровень осевого напряжения, как у прототипа ..
Ускорение записи дисков используется для shaketable была 90-градусная компонента землетрясения 1994 Нортридж как записанные на стоянке Сильмар больницы. Запись Сильмар был выбран потому, что был создан на основе предварительного анализа, который будет записывать Сильмар место наибольшим спросом перемещения пластичности на колонны. Кроме того, представитель землетрясения в западной части Соединенных Штатов, а также широко используется в структурных исследованиях. Запись была применена к столбцов в 0,25 В целях расширения ускорения записи для использования на образец, сроки отчета была сжата на квадратный корень из масштабного коэффициента и квадратный корень из отношения инерционной нагрузки и осевой нагрузки. Сроки корректировки на разницу между инертной и осевые нагрузки не требуется, поскольку масса блоков установки могут быть добавлены в 89 кН (20 койка) шагом. Общая эффективная масса от массы установки, блок, а также ссылку собрание 20100 кг (44,3 публичный массы). Изменение шкалы времени приходится на разницу между 197 кН (44,3 кип) инерционные нагрузки и 218 кН (49,0 кип) целевой нагрузки.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
Как построенных образца
Очень незначительный ущерб можно было наблюдать в качестве построенных столбце Олва, пока 0.75xSylmar, когда вертикальная трещина образовалась в пьедестала, на восточной стороне колонки в соответствии с колонкой края. В 1.0xSylmar испытания, вертикальные трещины распространяются на вершине пьедестала и пошел по ширине пьедестала. На 1.25xSylmar вертикальные трещины пьедестал стал более выраженным (рис. 4) и может рассматриваться по обе стороны от пьедестала. Кроме того, на 1.25xSylmar, трещин от изгиба начал в восточной части колонны. Дополнительные вертикальные и горизонтальные трещины развивались в основном в постамент в последующие работает. На рисунке 5 показан образец отказа трещины в конце 2.0xSylmar. Наиболее тяжелые трещины вертикальные трещины пьедестал, которые уже приступили в 0.75xSylmar. Обзор видео медленным движением показал, что стороны по алфавиту от пьедестала отделилась от общей колонны во время последнего запуска. Все трещины в колонне были изгиб и относительно тонкий. Нет сдвиговых трещин не было видно.
Измерялась нагрузка-смещение гистерезисных кривых Олва приведены на рис. 6. Перемещений в основном в одном направлении, из-за очень несимметричного сигналов протокола Сильмар. Кривых на рис. 6 показывают, что общая гистерезисных диссипации энергии достаточно высокий. Значительные уступая в колонну и пьедестал баров и мало конкретных откола приходится на сравнительно больших перемещений без сил деградации до последнего запуска. Конверт измеренных кривых гистерезис идеализированной упруго-пластических отношений и возможности перемещения пластичности 6,9 было получено. Максимальное измеренное боковой нагрузке 198 кН (44,5 кип), который был 90% выше, чем проектная мощность сдвига Олва при больших перемещениях (смещение пластичности больше 4,2), используя Колтранс положений. Причина, казалось бы, низкая оценка сдвига потенциала уравнением Колтранс в том, что в уравнении высокой пластичности объясняется пластиковых движущиеся колонны, в то время как наблюдается высокая пластичность в Олва в основном из-за текучести и деформации в пьедестале.
Выше, чем ожидалось, мощность сдвига столбца, согласуется с наблюдаемым и измеренных данных. галстук деформации бар максимальная колонна 630 Нет диагональные трещины напряженности наблюдались в колонке о том, что сдвиг производительности вполне достаточно. Как говорилось ранее, заливки длины столбца в барах с пьедестала и баров в основе пьедестал удовлетворения текущих требований кодекса. Измеряется продольных деформаций бар подтвердили, что высокие штаммов, а в стадии деформационного упрочнения, были разработаны и не было никаких доказательств крепления потери. Разделение пьедестале из колонки было связано с очень низким количеством стали подключения пьедестал к колонке.
Модернизированы ОБРАЗЦЫ
На основании shaketable тестирование Олва, было установлено, что основной недостаток, как построенный колонки в горизонтальной пьедестал подкрепления. Другие недостатки, как построенный в столбцах, таких как низкий потенциал сдвига и низкая заключения не влияет на производительность, как построенный модели, так как слабость пьедестала позволили создать больших напряжений в столбце. Основной проблемой с пьедесталом крекинга том, что он начал на относительно небольшой амплитудой 0.75xSylmar (0,44 г) при перемещении пластичности только 0,63. Растрескивание под большим 1.25xSylmar (0,74 г) произошло на перемещение пластичности 1,5. Thecolumn пьедесталов рамп структуры ниже класса. В результате повреждения пьедестала не будут обнаружены в ходе проверки после землетрясения. Широкий растрескивания пьедестала и по воздействию на сталь влаги может привести к коррозии и ухудшения пьедестала. Таким образом, было принято решение укрепить пьедесталов и перенести ущерб колонке, где повреждения могут быть обнаружены и на имя ..
Два модифицированных методов покушений на два дополнительных экземпляров OLVR-1 (восьмиугольные Лас-Вегасе колонке, модернизация 1), а OLVR-2 (восьмиугольные Лас-Вегасе колонке, модернизация 2). В OLVR-1, только постамент модернизированы, а в OLVR-2 и пьедестал, и столбец базы были модернизированы.
МОДИФИЦИРОВАННОЙ (OLVR-1)
Модернизация дизайна
Модифицированной применительно к OLVR-1 был разработан для укрепления пьедестала в своей долгой направлении, чтобы он работал в качестве неотъемлемой части причала. Еще одна цель модифицированной было укрепление один конец петли у основания пьедестала перейти пластического шарнира к основанию колонны непосредственно над пьедестала. Это потому, что прошлые исследования показали, что один конец петли имеют относительно низкую энергию диссипации capacity.5 пьедестал модифицированная конструкция состояла из двух этапов. Первый том, чтобы распространить пьедестал увеличить свою базу момент потенциала. Второе было укрепить пьедестал для предотвращения разделения пьедестале из колонки. Стекло из армированных волокном полимера (GFRP) пиджак был выбран потому, что широко признано, для использования в западной части Соединенных Штатов и была использована в нескольких мосты, Невада Департамента транспорта США (NDOT). Кроме того, GFRP была признана наиболее вероятным модифицированной материал для укрепления столбцов, если их модифицированной станет необходимым.
Для расчета расчетная сила для пьедестала модифицированной двумерных стойки и галстук model6 колонны была создана. Стоек в пьедестале предполагались призматических, имеющих ширину пьедестала. Модель включала расширенный пьедестала в основании и было две горизонтальные "связи" пересечения вертикальных столбца пьедестала интерфейс, где пьедестал разделения, как построенный модели произошло (рис. 5). Вертикальной нагрузки, приложенной к модели так же, как осевой нагрузкой во время тестов. Боковые нагрузки максимальной нагрузки на ссылку измеряться в ходе тестирования в качестве построенных моделей. При расчете расчетная сила, сила в нижней галстук считался таким же, как верхняя галстук для упрощения модернизации и оставаться консервативными. Чтобы учесть различия в боковой спроса силу после переоснащения, коэффициент безопасности 1,5 был применен. Общей численности проектирования, которое используется для проектирования вертикальных столбцов пьедестал интерфейса 259 кН (58,3 кип).
Расширение пьедестал был создан в два этапа. Первая заключается в разработке пометки, чтобы выровнять по алфавиту пьедестал с верхней части постамента. Вторая заключается в разработке полукруглой расширение пьедестале (рис. 7 и 8). Потому что концы, как построенный пьедестала только 2 / 3 высоты пьедестала на колонну-постамент интерфейс, где произошло растрескивание, клиновидные пометки были направлены на уровне постамента заканчивается в верхней части постамента. Расчетная сила для постамента был наложения 130 кН (29,2 кип). Это максимальный силу в стойку и галстук модели, умноженной на коэффициент 1,5. Сдвига методом трения был использован для разработки арматуры для пометки.
Целью расширения является обеспечение достаточного потенциала в сильном направлении один конец петли по сокращению или ликвидации пластиковых шарнирное крепление на цоколе. Расширение необходимо также сохранить слабых направлении петли ответ. Полукруглые расширение пьедестал концы с диаметром, соответствующим ширине пьедестале была признана лучшим решением. Бар конфигурации с четырьмя № 3 полосы по бокам пьедестала был выбран. С учетом дополнительных баров, выход момент потенциал цоколе стало 35% больше, чем спроса, связанного с пластиковыми движущиеся колонны пьедестал интерфейс. Было высказано мнение, что при этом маржа, уступая из баров на цоколе будет ограничена. Дополнительные петли баров увеличилось момент потенциала в слабом направлении 20%, но все слабые направления момент потенциал петли на малую величину. Боковые обручи соединения с каждой стороны пьедестала продления срока их действия разработаны с использованием трения скольжения method.7 дизайн силы вертикального сдвига на границе между существующими пьедестала и расширение ..
Для пьедестала куртки, ткани GFRP с однонаправленными волокнами был использован. Листы были применены к пьедесталу с волокнами ориентированными в горизонтальном направлении. Дизайн был основан исключительно на растяжение сила, приложенная к слоев на каждой из сторон давно направлении пьедестала. Применение силы была взята из ребра и галстук модели, рассмотренной ранее. Расчетные значения были основаны на Колтранс Памятка Designers2 и Федеральной дорожной Specifications.8 деформации дизайн максимум 0,6%, а конструкция модуля упругости был взят 75% от указанной стоимости. Допустимая сила рассчитывается от этих значений и использовать для определения необходимого количества слоев. Дизайн предельной деформации, однако, была сокращена до 0,4% для предотвращения чрезмерного расширения и сокращения ширины потенциальных трещин на колонну-постамент интерфейс. Вклад существующих горизонтальных стали пьедестал был проигнорирован. Необходимое число слоев GFRP был 2,85, что приводит к трех слоев, в самом модифицированной (рис.
Результаты испытаний
Сообщений об ущербе не наблюдается в образце до 0.75xSylmar при изгибе растрескивания стали появляться на южной стороне колонны. Прочность крекинга стабильно увеличивалось на протяжении всего ниже 2 / 3 столба до 1.25xSylmar. В 1.5xSylmar, сдвиговых трещин стали появляться по обе стороны от колонны. С 1.75xSylmar к 2.25xSylmar, сдвига и изгиба трещины распространяются и расширить стабильно. На 2.25xSylmar, растрескивание было отмечено на базе к северу от колонны. Количество и длину трещины скалывания продолжала увеличиваться в течение 2.5xSylmar и трещины распространяется на базы колонны. В 2.75xSylmar колонке неудачу в сдвига / изгиб режим (рис. 9).
Выполнение OLVR-1 был оценен, чтобы определить, модифицированной было эффективным, и какие действия если таковые будут необходимы для дальнейшего изменить столбец производительности. Куртка GFRP при условии достаточно сил, чтобы сохранить колонну и пьедестал интегрированы. Штаммы в продольном направлении на куртке достигла 75% деформации конструкции, даже несмотря на то столбец боковая сила была значительно выше, чем у Олва (обсуждается позднее). Ограничение столбца пьедестала позволили все продольной пьедестале стали вносить свой вклад в изгиб сопротивление базы петли. Измерений деформации показали никаких признаков крепления провал. В обоих пьедестала основе и столбцов пьедестал интерфейсы баров удалось достичь штаммов далеко за рамки их текучести.
Потому пьедестала колонке интерфейс Олва (как-построенной модели) выступают в качестве предохранителя, никаких признаков сдвига ущерба можно было видеть в Олва. В OLVR-1, пьедестал был укреплен и пластический шарнир был сформирован на базе колонны. Это повысило спрос пластиковых сдвига при одновременном снижении срез колонны. Колонка сдвиговых трещин начал в OLVR-1 во время 1.5xSylmar на перемещение пластичности 1,7. Боковые стали дали во время 2.0xSylmar. Поскольку сдвиг спроса на колонне было больше, чем мощность, колонки не удалось при сдвиге / прогиб в 2.75xSylmar на перемещение пластичности в 4,6 раза. Потенциала перемещения пластичности OLVR-1 составляет примерно 34% ниже, чем вязкость потенциала как построенный образец, Олва. Пьедестала модифицированной была успешной, поскольку она принесла пластиковые движущиеся в колонку. Пластичного пластического шарнира действительно формируется в столбце. Низкий потенциал пластичности и увеличение сдвига спроса, однако, указал, что модифицированная нуждается в улучшении. Это было на рассмотрение для модернизации следующего образца, OLVR-2 ..
МОДИФИЦИРОВАННОЙ 2 (OLVR-2)
Модернизация дизайна
Приоритеты для ретрофита OLVR-2 включены повышения пластичности столбца и привлечения сдвига столбца пластиковых спроса вниз, что и как-встроенные модели. Учитывая, что не пьедестале ущерб был замечен в OLVR-1, было ясно, что пьедестал модифицированной прошла успешно, и в центре внимания в модифицированной OLVR-2 "для улучшения колонке ответ. Эти три варианта были рассмотрены. Первый был разорвать некоторые из баров на базе колонке ниже изгиб потенциала и сдвига спроса в надежде, что это приведет к повышению пластичности. Вторая заключается в применении куртку колонке увеличение сдвига потенциала и пластичности потенциала. Третий вариант был объединить первые два. Все параметры должны были включать модернизация пьедестал как она была применена к OLVR-1. Для ретрофита OLVR-2, было принято решение, чтобы попытаться увеличить пластичность, не помещая пиджак на колонку, отделив часть продольной стали в столбце базы. Удовлетворительные результаты работы модели колонки без пиджака может уменьшить модифицированной стоимость в фактических моста значительно ..
Для снижения спроса пластиковых сдвига, было решено уменьшить сечение колонны непосредственно над пьедестала. Разрыв некоторых крайних баров и устранение связанных конкретные выполнили эту. Конфигурации с 10 баров (пять с каждой стороны) разорвала на концах колонны выбран потому, что снизило спрос сдвига рассчитанные на 30% без снижения слишком далеко в этом столбце. Разрыв толщина среза была 12,7 мм (0,5 дюйма), который находится под контролем пластиковых вращения на провал. Толщина, направленных на предотвращение сокращения разрыва даже при больших перемещениях и, следовательно, предотвратить увеличение пластиковых момента и пластического сдвига спроса. Подробная информация о пакете разреза приведены на рис. 10.
Результаты испытаний
Крекинг OLVR-2 началось в 1.0xSylmar в форме изгибных трещин на северной и южной стороны столба у основания. В 1.25xSylmar, изгиб трещины распространяются по глубине колонки. Кроме того, диагональные трещины образуются в области сокращения у основания колонны. На 1.5xSylmar, изгиб трещины распространились по всей нижней части колонны. Диагональные трещины сдвига начала формироваться в верхней части колонки. 1.75xSylmar запустить вызвало некоторое увеличение в обеих сдвига и изгиба трещин. Через 2.25xSylmar новые сдвига и изгиба трещин. К концу 2.5xSylmar, колонна значительный сдвиг и изгиб трещин. В 2.5xSylmar откола сжатия был замечен на внутренней стороне сократить на северной стороне колонны. Прочность растрескивание произошло в области разреза на южной стороне колонны. Столбец не удалось выполнить 2.75xSylmar перспективе. Диагональные трещины сдвига открыл, растрескивание покрытия бетона с обеих сторон и разрыва нескольких связей (рис. 11).
Разрушение при сдвиге вызвало верхней половине столбца сползают вниз и ликвидировать разрыв в северной части колонны (рис. 12) ..
Как и в модернизированных пьедестала в OLVR-1, постамент OLVR-2 остался целым и неповрежденным течение всего испытания. Деформации в направлении волокна куртка достигнут только 45% от рекомендуемой дизайн штамма 6000 микро-поездов. Преобразователей перемещения на север и юг концами для измерения пьедестал подъем, и те, на востоке и западе концами для измерения пьедестал скольжения, показали незначительный признаки какого пьедестала движения. Обширная уступая в продольном стали как с пьедестала и колонки баров и деформации увеличение баров в прогрессивных работает, отметил, что, несмотря на отсутствие крючки, крепления продольных балок, не является эффективной.
Shear крекинга начал в OLVR-2 во время 1.5xSylmar на перемещение пластичности 2,2. В OLVR-1 сдвиговых трещин происходит в том же периоде, но по более низкой пластичности значение 1,7. Два из датчиков на боковых стали OLVR-2 дали во время 1.75xSylmar. Степень образовывать постоянно возрастали, и начали показывать в большинстве других боковых датчиков стали до последнего хода 2.75xSylmar когда колонна не удалось. Было установлено, по данным наблюдения, и, что отказ был вызван увеличением колонке пластичность и за счет увеличения угла наклона трещины угол, который распространяется в разрезе (рис. 11).
OLVR-2 заверил, что тестирование пьедестал модернизация OLVR-1 был успешно, и показал, что вырезать у основания колонны OLVR-2 был эффективным в снижении спроса пластиковых сдвиг колонки ближе к возможности как- построен. Хотя OLVR-2 достиг перемещения пластичности 5,9, который был больше, чем OLVR-1 (4,6), а также база колонны прошли более широкие пластиковые шарнирное крепление, OLVR-2 по-прежнему не на сдвиг / изгиб, указав, что колонна необходимость дополнительных модифицированной если сдвига ущерба должны быть предотвращены. Анализ показал, что колонна, добавив один слой куртки GFRP, мощность сдвига столбца, будет составлять приблизительно 56% выше, чем пластиковые спроса сдвига и приведет к изменению режима неисправности изгиба при одновременном повышении возможностей перемещения пластичности.
ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Измеренные боковые нагрузки и прогиба
Совокупный гистерезиса нагрузки отклонения кривых для всех образцов приведены на рис. 13. Конверты измеренных отношений боковой нагрузки отклонения сравниваются на рис. 14. Все кривые идеализируется как упруго-пластических отношений для сравнения текучести, жесткости, а в колонке пластичности.
Идеализированной силу выхода OLVR-2 находится в пределах 10% того, что от Олва. Кроме того, выход силу OLVR-2 существенно ниже, чем у OLVR-1, что указывает на столбец сократить оказалась эффективной. OLVR-1 составляет около 16% жестче, чем как-встроенный столбец. Жесткость OLVR-2 составляет примерно 18% меньше, чем, как построенный колонке. Увеличение жесткости для OLVR-1 "из-за большего и жестче пьедестала. Снижение жесткости OLVR-2 из-за надрезом, и несет ответственность за более высокую доходность перемещения, которые привели к несколько меньшим значением вязкости достигнутых OLVR-2, чем как-построили. Определяется как построенный возможностей перемещения пластичности был 6,9. Тем не менее, неприемлемым пьедестал трещин началось в пластичности только 1,5. Измеряется смещение спроса на пластичность OLVR-1 и OLVR-2, 4,6 и 5,9, соответственно. Сократить модернизация OLVR-2 показали, пластичность улучшение 28% по сравнению с OLVR-1. Если бы OLVR-2 сдвига неудачи было отложено, а в столбце базы была обречена на неудачу при изгибе, значительное улучшение пластичности бы видел ..
Измеренные колонке кривизны
Сравнение момент в колонне кривизны на два модернизированных колонны показана на рис. 15. Кривизны данные взяты для секции колонны непосредственно над пьедесталом более 280 мм (11 дюймов) длины. Данные по Олва не включены в это сравнение, потому что боковые смещения в Олва были в основном из-за повреждения пьедестала и не приносит изгиб колонны. Как видно на рисунке, что OLVR-2, столбец с отрубленной баров на базе, многого добиться больших значений кривизны. Максимальной пластичности кривизны при отказе в OLVR-1 в 7,1 и в OLVR-2, 11, что выше на 1,5 раза. В связи с отрубленной баров, кривизны в OLVR-2 была очень сосредоточена на базе колонны. Чем выше вязкость кривизны и уменьшение сдвига спроса привело к увеличению пластичности смещение потенциала в OLVR-2.
Для определения эффективности процедуры перенести пластического шарнира от основания пьедестала до колонки-пьедесталом интерфейс момент кривизны отношений в этих местах были сопоставлены. Рисунок 16 (а) и (б) показать результаты OLVR-1 и OLVR-2, соответственно. При неудаче кривизны пластичности цоколе была в 1,4 OLVR-1 и 1,2 в OLVR-2. Эти величины были соответственно 80 и 89% ниже, чем кривизны столбец базы пластичности в OLVR-1 и OLVR-2. Хотя распространение пьедестала и дополнительное армирование снизили спрос кривизны пластичности на цоколе, модифицированной не устраняет уступая подкрепления. Ограниченный уступая в цоколе, казалось, не имеют какого-либо неблагоприятного влияния на общую производительность образцов.
Измеренные штаммов
Измеряется деформаций в два критических секций (пьедестала основе интерфейса и столбцов пьедестал интерфейс) для образцов, сравнение для избранных землетрясения работает. Для 1.5xSylmar, работать в течение которого все образцы фактически уступила, максимальные напряжения в обоих модернизированных колонн на основе-пьедесталом интерфейса были похожи и близки к доходности деформации рамках данного раздела. Деформации в качестве построенных были значительно больше, и были сосредоточены в центре 760 мм (30 дюймов) в разделе, который находится непосредственно под колонки. Пьедестала баров за пределами этой области, хотя дали, не удалось достичь высокого напряжения в Олва. Эти относительно низкой штаммы являются следствием разделения пьедестале из колонки после вертикальной трещины в развитых пьедестала. При неудаче, модернизированы колонны OLVR-1 и OLVR-2 и достигают максимальных напряжений на пьедестал основе интерфейса, которые были за пределами их текучести, но значительно ниже штаммов, достигнутым в Олва.
Штаммы на колонну-постамент интерфейса по сравнению за провал запуска каждого столбца. Вместо сравнения крайней полосы в колонке целей, которые не представляют разделе штаммы были сопоставлены на месте 200 мм (8 дюймов) в глубине участка. Максимальной продольной деформации бар Олва, OLVR-1, и OLVR-2, 1900, 13300 и 17300 микродеформации, соответственно. Все эти штаммы выше измеренной деформации стали выход 1440 микродеформаций. Штаммов показать успехи в пьедестале модифицированной учетом того, что оба модернизированных колонн OLVR-1 и OLVR-2 прошли гораздо более обширный уступая в колонке базу, чем Олва. В связи с сокращением разделе модернизация OLVR-2, максимальная штамм OLVR-2 на этом месте была на 30% выше, чем штамм OLVR-1.
Аналитическое исследование
Мощность сдвига
Из-за хрупкой природы сдвига провала, важно, чтобы избежать чистого сдвига провала в сейсмических дизайна. Маржи в отношении сдвига провал был одним из основных факторов во всех образцов, которые были проверены в данном исследовании. По этой причине сдвига потенциала колонн по сравнению с предсказанным уравнений с Caltrans2 и Федеральной дорожной администрации (ФДА) .8 Эти уравнения были выбраны потому, что оба они включают пластичности в качестве параметра, который является реалистичным рассмотрения. Образцы OLVR-1 и OLVR-2, которые были включены в это сравнение, так как не при сдвиге. Олва не был включен, так как преждевременное отделение пьедестал предотвратить провал колонке сдвига.
ФДА и Колтранс положения рекомендуем угла сдвига трещины в 30 и 45 градусов соответственно. Для обеспечения соответствия сравнения, ФДА значения были рассчитаны для углов. Сравнение возможностей предсказывали Колтранс и ФДА с результатами экспериментов с модернизированы колонны показана на рис. 17 (а). Участки в силу показать показатель для данного перемещения пластичности. Текучести стали использоваться в уравнениях были внесены изменения для учета измеряется среднее влияние скорости деформации OLVR-1 и 2,9-OLVR Shear мощностью от обоих уравнений является постоянной для малых ductilities перемещения и падает линейно, пока не достигнет постоянной величины на больше ductilities перемещения. Изменение сдвига потенциала с пластичности происходит от расчетной вклад прочности бетона. Знак в конце каждой диаграмме нагрузки отклонения та точка, где колонны не удалось при сдвиге. Пересечения измеренных и расчетных кривых показывает, что для OLVR-1 Колтранс и ФДА методов прогнозирования разрушение при сдвиге при смещении пластичности 2,1 и 3,0 или 3,7 (в зависимости от угла трещины), соответственно.
Измеряется вязкость при сдвиге / изгиб неудача 4,6. Для OLVR-2, Колтранс и ФДА методов прогнозирования разрушение при сдвиге на 45-градусный трещина сдвига при смещении пластичности 2,7 и 3,7, соответственно. Для 30-степени трещина сдвига, ФДА прогнозирует, что срез не будет достигнута. Измеряется вязкость при сдвиге / изгиб сбой в OLVR-2, 5,9. В 45-градусный трещина сдвига, Колтранс и ФДА методы как консервативного, особенность, которая крайне желательно в отношении сдвига потенциала. Уравнение ФДА с трещиной под углом 30 градусов не выявила разрушение при сдвиге и unconservative ..
Рис 17 (б) и (с) приведены расчетные возможности сдвига по измеренным углом неудачи крэк для OLVR-1 и OLVR-2, соответственно. Измеряются углы трещины на провал в OLVR-1 и OLVR-2, 31 и 29 градусов, соответственно, и были ниже, чем 45-градусная оценка. Для OLVR-1, Колтранс и ФДА методы предсказал провал пластичности при смещении значения 2,5 и 3,7, соответственно. Для OLVR-2, метод Колтранс указал на провал пластичности 3,3. Метод ФДА привело к предсказал сдвига потенциала, который был больше, чем измеренное значение и unconservative.
Рассчитывается сдвиг потенциала использования фактического угла наклона трещины каждого образца были ближе, чем на предполагаемых углом 45 градусов. Между этими двумя методами, метод ФДА бы более реалистичным, если это изменение использовать 45-градусный угол трещины, но unconservative с 30 градусов угол трещины в OLVR-2.
Pushover анализ
Pushover анализ образцов проводился с целью определения точности аналитических методов, которые используются в практике и научных исследований. Зависимость "нагрузка-прогиб была определена на основании момент кривизны отношения к колонке и постамент разделов и в том числе скольжения связи и сдвига deformations.10
Потому что Олва образца провалились из-за вертикальной крекинга, которая отделяла пьедестале из колонки, две анализ пустяковое были проведены. Первая предполагает пьедестала оставалось неподвижным и не при изгибе на базе пьедестала. Второй был идентичен первому, за исключением части постамента вне проекции разделе колонки были удалены. Анализ отказов была ограничена на пьедестал петля горло прямо под колонны. Количество петля горло, что считается эффективным для анализа на второй выход в том, что находится 76 мм (3 дюйма) внутрь от внешнего края колонке на каждой стороне. Это было место, где пьедестал трещин, образовавшихся во время тестирования. Было установлено, что реальный механизм отказа где-то между двумя из этих отношений, потому что вклад барах пьедестала основе интерфейса не завершена в связи с пьедестала разделения, которое рассматривалось в ходе испытаний. Оба анализа результатов построены и сопоставлены с результатами эксперимента на рис.
18 (а). Расчетная жесткость была очень близка к измеренной жесткости. Измеряется упруго-пластических выход силой 194 кН (43,7 кип) был очень близок к 192 кН (43,1 кип), в среднем два расчетных значений, которые были 261 и 123 кН (58,6 и 27,6 кип) ..
Пустяковое анализ OLVR-1 была основана на провал колонке раздел выше пьедестал. Два анализа пустяковое были проведены (рис. 18 (б)), один с конечной конкретного штамма 0,004, а другой с максимальной измеряется конкретными деформации при предотказовых запуска (0,014). Деформации значение 0,004 предполагалось, потому что отсутствие боковых стали в разделе причиненный его, в сущности, неограниченный. Рассчитанных Жесткость 41,4 кН / мм (234,5 кип / в.). Это на 10% больше, чем измеряется жесткость 37,3 кН / мм (213 кип / в.). Расчетная сила урожайность составила 298 кН (67,0 кип), который был 11% больше, чем измеренная величина 267 кН (60,4 кип). Рассчитывается предельный прогиб 15 мм (0,6 дюйма) найти с помощью конечной конкретные штамм 0,004 существенно меньше, чем измеренная величина 33 мм (1,3 дюйма). По измеренным конкретные деформации (0,014) с the2.5xSylmar перспективе, расчетная нагрузка-смещение кривой был предельный прогиб 31,0 мм (1,22 дюйма), что очень близко к точке на измеряется нагрузка-смещение кривой 31,2 мм (1,23 дюйма) непосредственно перед силой деградации начал ..
Расчетная нагрузка-смещение соотношения для OLVR-2 был основан на данный момент кривизны отношений в разделе колонки на голову выше пьедестал. Доступных "для пластического шарнира длины предназначены только для полного сечения и не будет подходящей для базы на колонку с приведенного сечения. Номер 11 представляет собой выражение для пластического шарнира длина колонны с рубашкой пробел. Это выражение было принято в данном исследовании.
Рассчитанные и измеренные значения прогиба от нагрузки кривые OLVR-2 приведены на рис. 18 (с). Бетон в паз ограничивается окружающими бетона. Максимальное измеренное напряжение во конкретные 2.5xSylmar от 0,03 был использован для расчетной кривой. Этот штамм был на внутренней стороне колонки вырезать и был определен в результате перемещения преобразователей по дну 178 мм (7 дюймов) колонны. Перемещение измеряется в 178 мм (7 дюймов) считается осуществленной в течение 38 мм (1,5 дюйма) длины. Расчетная длина 38 мм (1,5 дюйма) был использован, т.к. разрыв 13 мм (0,5 дюйма) и сжимающих проникновения штамм считается осуществленной в 45-градусный углы в столбце и верхней части постамента. Рассчитанных Жесткость 35,7 кН / мм (203,8 кип / в.). Это на 34% больше, чем измеренная колонке жесткость 26,7 кН / мм (152,4 кип / в.). Расчетная сила урожайность составила 248,7 кН (55,9 кип), который был 13,6% больше, чем измеряется выход силу 218,9 кН (49,2 кип). Рассчитанных конечной смещение 76 мм (3,0 дюйма), около 60% больше, чем измеряется провал перемещение 48 мм (1,9 дюйма) для соответствия расчетных перемещений с измеряемой перемещения 37,0 мм (1,46 дюйма) перед сдвига недостаточность, конечной деформации бетона при краю разреза разделе необходимо будет 0,011 ..
ВЫВОДЫ
Были сделаны следующие выводы на основе экспериментальных и аналитических исследований сообщили в этой статье:
Экспериментальные исследования привели к следующим выводам: 1) наличие пьедестала осложнило выполнение пирса и привело к необычной отказов в качестве построенных моделей; 2), поскольку пьедестал ущерб может привести к нежелательным отказов, это Настоятельно рекомендуется, чтобы пьедестал быть модернизированы и укрепить до того, что постамент и приносит вред исключается, 3) модифицированной методике, разработанной в данном исследовании является эффективным по отношению к поддержанию постамент почти упругого, 4), поскольку пьедестал модифицированной сдвиги пластического шарнира к колонне, пластиковые спроса сдвига может увеличиться, и, следовательно, меры по сокращению спроса сдвига, увеличить мощность сдвига, или оба могут оказаться необходимыми, и 5) на конкретные вырезки сокращены разделы удерживается бетоне. Провал напряжения для таких конкретных, по крайней мере 0,01.
Аналитические результаты, представленные в этом исследовании было установлено следующее: 1) метод оценки Колтранс срез оказался реалистичным и достаточно консервативны; 2) способность ФДА сдвига уравнения использованием трещины под углом 30 градусов может быть unconservative в некоторых случаях и 3) связь скольжения, деформации сдвига и скорости деформации эффектов необходимо учитывать для получения разумную оценку пустяковое реакции опор.
Авторы
Исследования в данной работе была профинансирована за счет грантов Невада Департамента транспорта США (NDOT) и Федерального управления шоссейных дорог. Мнения, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно их авторам и не обязательно отражают точку зрения авторов. Ценную поддержку и комментарии Б. Кроуфорда и Т. Мартин NDOT мост Отдел приветствуются. Авторы также хотели бы поблагодарить П. Лапласа, П. Лукас, Р. Джонсон за их помощь в создании и тестировании масштабной столбцов. Е. и С. Файф Арнольд Файф К ° поблагодарил их взаимодействия в выборе и применении методов армированных волокном полимерных композитов.
Ссылки
1. Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц ", AASHTO LRFD мост характеристики Дизайн", AASHTO, Вашингтон, 1998, 1216 с.
2. Калифорния Департамент транспорта ", Колтранс сейсмических Версия Дизайн Критерии 1,2", Сервисный центр, сейсмостойкого строительства отделения, Калифорния, декабрь 2001, 121 с.
3. Джонсон, N.; Саиди, M.; Итани, A.; и Ladkany, S., "Сейсмическая Модернизация восьмигранными столбами с пьедестала и один-Way Петля на Базе", доклад № CCEER-03-05, гражданское строительство Департамент, Университет Невады, Рено, штат Невада, 2003, 435 с.
4. Лапласа, P.; Сандерс, D.; Дуглас, Б. и Саиди, М., "Shake Таблица испытаний при изгибе доминируют железобетонные колонны моста, Доклад № CCEER-99-13, Департамент гражданской инженерии, Университет штата Невада , Рино, штат Невада, 1999, 439 с.
5. Цзян Ю., и Саиди, М., "Ответ и дизайн R / C односторонний мост Пир Петли в сильном направлении", журнал строительной техники, ASCE, В. 121, № 8, август 1995, с. 1236-1245.
6. Nawy Е., Железобетонные: фундаментальный подход, Prentice Hall, 2003, 824 с.
7. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-99) и Комментарии (318R-99)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 1995, 391 с.
8. Министерство транспорта США, "Сейсмическая Руководство по модернизации шоссейных мостов," Федеральное управление шоссе, публикация № ФАД-RD-94-052, май 1995, 390 с.
9. Kulkarni С. М., Шах, SP, "Отклик железобетонных балок при высоких скоростях деформации", ACI Структурные Journal, В. 95, № 6, ноябрь-декабрь 1998, с. 705-715.
10. Вехбе, N.; Саиди, M.; и Сандерс, S., "Эффекты конфайнмента и вспышек на сейсмических Выполнение железобетонные колонны моста, Доклад № CCEER-97-2, Департамент гражданской инженерии, Университет штата Невада, Рино, штат Невада, сентябрь 1997, 428 с.
11. Пристли, N.; Seible, F.; и Кальви Г. Сейсмические дизайн и модернизации мостов, John Wiley
Натан Джонсон докторантом в гражданской и экологической инженерии департамента Университета Невады, Рено (УНР), Рино, штат Невада Он получил МСЦ от УНР в 2003 году. Его исследовательские интересы включают сейсмических проектирования, анализа и тестирования крупных мостов.
М. Saiid Саиди, ВВСКИ, является директором Университета Управления Дипломные работы и профессор гражданского и экологического инжиниринга в УНР. Он является членом комитета ACI 342, оценка железобетонных мостов и элементов моста и совместной ACI-ASCE Комитет 352, узлов и соединений в монолитных бетонных конструкций. Он также является членом и бывший председатель Комитета МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов. Его исследовательские интересы включают землетрясения исследования железобетонных мостов.
Ахмад Итани является доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга в УНР. Его исследовательские интересы включают экспериментальных и аналитических исследований сейсмические характеристики мостовых конструкций.
Входящие в состав МСА Саман Ladkany профессор гражданского строительства в УНР. Он получил докторскую степень в Университете Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, штат Висконсин Он является членом Совместного ACI-ASCE Комитет 334, Бетон Shell проектирования и строительства. Его исследовательские интересы включают анализ методом конечных элементов конструкций и высокого perfor-Манс бетона.