Натурных испытаний в сборные по всей глубине сборного железобетона системы палубе Группа мост
Осуществление сборные по всей глубине сборного железобетона системы колода инновационную технологию, которая ускоряет процесс восстановления моста палубе продления срока его службы в целях сокращения пользователя задержек и сбоев сообщества и снижению его стоимости жизненного цикла. Полномасштабного два пролета моста непрерывного прототипа 82 футов (25 м) в длину и 18 футов (5,5 м) в ширину был спроектирован, построен и испытан для полезной нагрузки, перегрузки, а предельная нагрузка для изучения конструктивности и структурных исполнении сборные по всей глубине сборного железобетона системы палубы моста. Мост надстройки состоит из 11 сборных на полную глубину железобетонных панелей, расположенных на трех стальных балок (W18 х 86) и в полной мере композитных со сдвигом карманы разъем и сдвига шипами.
Опыт, накопленный в последовательности строительства таких событий, как производства, обработки и монтажа, заливки поперечных суставов, после продольного натяжения и заливки корточки и сдвига карманы разъем в дополнение к результатам, полученных от испытаний полномасштабного прототипа моста указано , что сборные, после натянутый палубе система работоспособным и конструктивным. Анализ методом конечных элементов и экспериментальные результаты испытаний также указал, что полный композитных действий была сохранена между бывшими натянутый железобетонных панелей и вспомогательные системы, а также, не наблюдались трещины в поперечном соединений при отрицательной области момент.
Ключевые слова: раствор; сустава; панели; после натяжения; сборного железобетона; полезной нагрузки; предельной нагрузки.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка сборных, на полную глубину, сборного железобетонного моста палубе построения системы обеспечивает очень эффективное и экономичное концепции дизайна, а также могут применяться для реконструкции существующих мостов шоссе, а также новое строительство моста. Это новаторское решение позволяет сократить время для реконструкции и закрытия моста и сводит к минимуму вмешательство в движение flow.1-5 сборных замена моста палубе может быть построена в несколько часов или дней, а не месяцев, тем самым минимизируя воздействие на окружающую среду, повышение безопасности труда и зоны конструктивности, а также снижению его жизненного цикла costs.2
Эта система сочетает в себе высокую прочность напрягаемой сухожилий с высокой производительностью по всей глубине железобетонных панелей сборных в контролируемой среде. Эта комбинация создает прочный и долговечный палубе системы, которая вступает в силу в агрессивных средах. Сборных железобетонных панелей связаны лучей через сдвига шпильки в соответствие сдвига карманы, чтобы обеспечить полный композитных action.6-7 поперечных соединений между соседними железобетонных панелей, как правило, спроектирована без любого обычного подкрепления, то есть, из мягкой стали, не через соединение, чтобы упростить сборного железобетона опалубки панели и монтаж методами. Сборных железобетонных панелей должна быть натянута пост-в продольном направлении, чтобы обеспечить преемственность и обеспечить герметичность в поперечных соединений между соседними панелями, в результате чего нулевого напряжения напряжения в системе палубе сборных по всем нагрузки с учетом долгосрочных последствий усадки бетона и ползучести.
Многие страны экспериментируют с железобетонных панелей для замены палубе. Первые испытания начались в начале 1970-х в Нью-Йорке, штат Алабама и Индиана. Системы в первую очередь Несоставные, хотя частичное композитных действия наблюдается в некоторых системах. Значительные успехи были достигнуты, начиная с середины 1970-х годов по начало 1980-х годов, где крупные структуры, которые включены составной пролетов и сложной геометрии были построены nationwide.8-10 Иллинойс транспорта научно-исследовательский центр (ITRC), финансируемых за 2 года научно-исследовательского проекта по разработке и разработать оптимальную систему палубе мост, который может быть реализован в штате Иллинойс, и общенациональные в местах высокой интенсивностью движения. Сборные, на полную глубину, сборного железобетона системы палубе мост предложено не было. В рамках проекта комплексного обследования был направлен во все департаменты транспорта в США, а также Онтарио, Канада. Обследование показало, что некоторые проблемы с их systems.11-14 состоял из проблемы ненадлежащего дизайн и недостаточной конфигурации поперечных швов и сдвига соединения, бедных процедур строительства, неудовлетворительное материалов, а также отсутствие продольной после натяжения для обеспечения герметичности поперечных швов.
Исследовательского проекта изучали важнейшие вопросы, касающиеся конструктивности, долговечность, эффективность структурной и экономической эффективности системы. Выводы и рекомендации проекта значительно улучшились функции по строительству и реабилитации процедур, применяемых перевозки industry.8-16.
Предмет настоящей работы состояла в исследовании конструктивности и структурных поведение сборных, на полную глубину, железобетонных плит моста палубе системы при статическом нагружении. Исследование предполагает детальную оценку по всей глубине компонентов системы под нагрузкой, чтобы проверить на следующие вопросы о системе: 1) работоспособность и функциональность железобетонных плит панелей палубе, 2) поведение поперечных соединений, 3) поведение сдвига разъемы и 4) эффект и адекватности продольной после натяжения на поведение поперечных швов в положительных и отрицательных регионах момент. Для достижения этих целей, полномасштабная 82 футов (25 м) в длину, 18 футов (5,5 м) в ширину, twospan, непрерывного прототипа мост был спроектирован, построен и испытан под обслуживание, перегрузка, и предельных случая нагрузки.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сборные, на полную глубину, сборных системы палубе новых и новых способов представления упорядочения строительства, которые могут стать стандартом для регионов с высокой интенсивностью движения. Подробная информация о текущей изучения результатов и замечания о конструктивности и натурных испытаний сборных, на полную глубину, сборные системы палубе. Такая информация является обязательной к развитию конструктивных и долговременных сборных, на полную глубину, сборного железобетона системной панели палубе с выдающимися структурной эффективности и значительных затрат времени и экономии жизненного цикла расходов.
Проектирование и изготовление прототипа системы BRIDGE
Прототип системы мост Подробнее
Полномасштабной два пролета, две полосы, непрерывным прототипа, по всей глубине моста система была разработана и построена, как показано на рис. 1 и 2. Прототип мост 18 футов (5,5 м) в ширину и 82 футов (25 м) длиной, с двумя равными длины пролета, каждый 40 футов (12,2 м) в длину и состоит из 11 сборных, на полную глубину, сборных железобетонных панелей, установленных на три W18 х 86 стальных балок и в полной мере композитных со сдвигом карманы разъем и сдвига шипами. Панелей 18 футов (5,5 м) в ширину (ширина) и 8 дюймов (200 мм) толщиной. Где поэтапного строительства необходимо сохранить трафик течет, продольные швы необходимо между поставил конструкций с достаточной минимальной ширины для размещения развития длина арматуры простирается от каждой группы и соединения деталей соединения. Как показано на рис. 2, два 4 м, 9,5 дюйма (1,46 м) в длину панели конец (P1) были идентичны, в то время как девять 8 футов (2,44 м) в длину средней панели (P2, P3, P4, P5 и P6) различной конфигурации за пост-натяжения требования и последовательность строительства, то есть ли железобетонных панелей стали включать конце пластины, заливаясь подкрепление, и / или сцепного месте.
8 футов (2,44 м) в длину железобетонных панелей (P4) был помещен в центральную поддержка, чтобы избежать размещения поперечных сустава при осевой централизованной поддержки. Пучков поддерживается на расширение стандартных подшипников с обоих концов и стандартный фиксированный подшипника без накладки на внутренней поддержки ..
Группа изготовления и укрепление подробнее
Сборных железобетонных панелей были предназначены для поперечного изгиба с обычной мягкой арматурной стали в соответствии с существующей конструкции палубы AASHTO provisions17 для плиты дизайн с основными укрепление перпендикулярно движения. Панели были укреплены поперечно (перпендикулярно транспортных средств) с № 5 стальной арматуры на 6,5 дюйма (165 мм) на верхней и нижней части плиты. В продольном направлении, панели были предоставлены с № 5 стальной прокат на 10 дюймов (250 мм) в верхней и № 6 стальной прокат на 10 дюймов (250 мм) в нижней части. Прикрытием для арматуры было 2 дюйма (50 мм) на верхней части и 1 дюйм (25 мм) в нижней части. На рисунке 3 показана палубе детали арматуры. Разрывные спиральная арматура дома № 3 бара была предоставлена для предотвращения растрескивания в разделе posttensioning на якорной стоянке место, где после натяжения требуется, как это показано на рис. 4. Кроме того, выравнивание стальных пластин 9 х 4,5 х 3 / 8 дюйма (230 х 115 х 8 мм), встроенный в сборных железобетонных панелей в местах, где якорь стальных пластин 8-1/2 х 4 х 1 - 3 / 4 дюйма
(215 х 100 х 45 мм), где были помещены после натяжения требуется, как это показано на рис. 4 ..
Для конструктивности и влияние на темпы строительства, два вида после натяжения систем, используемых в различных последовательностей, 1-3/8 дюйма (36 мм) диаметра posttensioning баров и четыре 0,60 дюйма (15 мм) диаметра posttensioning прядей. Каждый 1-3/8 в (36 мм) стержень диаметром posttensioning была площадь поперечного сечения от 1,58 дюйма SUP ^ 2 ^ (1018 мм ^ 2 ^ SUP) и предел прочности при растяжении 156 KSI (1075 МПа), в то время как каждые семь-проводной нити были crosssectional области 0,217 дюйма SUP ^ 2 ^ (140 мм ^ 2 ^ SUP) и предел прочности при растяжении 270 KSI (1860 МПа). Циркуляр протоков 2,87 дюйма (73 мм), наружный диаметр, были использованы для размещения posttensioning баров, в то время как плоские протоков прямоугольной формы 1 х 4 дюйма (25 х 100 мм), используемую для размещения posttensioning нитей, как показано на Рис. 4. Все панели были созданы для двух линий после натяжения полосы (DBE1 и DBE2) и две линии после натяжения нити, как показано на рис. 2. Среднего пять панелей снова и недалеко от центрального поддержки (не более отрицательным моментом области) были предназначены для размещения двух дополнительных линий (DBM1 и DBM2) пост-натяжения баров.
После натяжения нити баров и были размещены на средней высоте панелей обеспечить равномерное распределение напряжений по всей глубине плиты. Бетонные отверстия были представлены на концах каждого канал ..
Конкретные пропорции смеси были использованы 658 фунтов / ярд SUP ^ 3 ^ (395 кг / м ^ 3 ^ SUP) Тип портландцемента I, 1748 кг / уй ^ SUP 3 ^ (1050 кг / м ^ 3 ^ SUP) крупного заполнителя в 3 / 4 дюйма (19 мм) максимальный размер 1230 фунтов / ярд SUP ^ 3 ^ (740 кг / м ^ 3 ^ SUP) речного песка, и 28 гал. / уй ^ ^ SUP 3 (138 л / м ^ ^ SUP 3) воды, то есть, водоцементное отношение (в / к), равный 0,35, 4 унций / ярд SUP ^ 3 ^ (155 мл / м ^ 3 ^ SUP) воздушных увлекая агента, 20 гр / уй ^ SUP 3 ^ (785 мл / м ^ 3 ^ SUP) замедлителя и 80 унций / ярд SUP ^ 3 ^ (3140 мл / м ^ 3 ^ SUP) высокой дальности водоредуцирующим примеси. Падение было 5 дюймов (125 мм) во время литья и 28-дневного прочности при сжатии бетона 7100 фунтов на квадратный дюйм (49 МПа). Панели были вылечены в одеяла в течение 3 дней, а затем хранятся во дворе. После 60 дней со дня литье, панели были доставлены на места для установки.
Размещение панелей и продольной после натяжения
Винтах, были использованы для настройки сборных панелей на вспомогательной системы, которые обеспечивают минимальный окорок 1 дюйма (25 мм) в ходе размещения. Места винтах каждой группы были преднамеренно выбрали для обеспечения той же количество шурупов на каждого луча. Винтах были затянул для равномерного распределения нагрузки на стальных балок. Каждая панель была снята, размещенных и скорректирована в надлежащем месте. Края от женщины к женскому типу поперечных швов (рис. 4) между смежными панелями железобетонных тщательно пескоструйной обработке, а затем очищается воздух под высоким давлением, чтобы удалить всю грязь, масла и смазки для достижения хорошей связи. Дна и стенок поперечных суставов формируется с помощью фанеры. На поперечных швов, после натяжения каналов были сделаны непрерывного между железобетонных панелей с водонепроницаемыми рукавами. Металлические листы были помещены в протоках и в записи соответственно обеспечить их до затирки поперечных швов безусадочный цементный раствор.
Процесс подачи раствора состояла смачивания бетонных поверхностей, смешивание, а также размещение в раствор поперечных швов. Палец вибратор был использован для укрепления безусадочный цементный раствор в поперечных швов. Суставы, то правильно вылечить с мокрой мешковиной и пластмассовых листов. До построения прототипа системы, обширные исследования work15 была выполнена на поперечных суставов, а также материалов в рамках совместных и в сдвиговых разъем карманы ..
Продольных после натяжения нити и бары были выполнены после безусадочный цементный раствор достиг прочность на сжатие приблизительно 4000 фунтов на квадратный дюйм (28 МПа). На данном этапе, мост палубе не было в полной мере композита с балками. Сначала восемь табличек были размещены на стальных балок, начиная от одного конца моста после прототип за счет формирования и литья поперечных суставов 1 до 7 (J1 для J7). Это было сделано намеренно, чтобы продемонстрировать практике в области, где связь после натяжения баров не требуется. После натяжения последовательность была начата после натяжения тактовых черт DBE1 и DBE2 на совместной 8 (J8), а затем после натяжения тактовых черт DBM1 и DBM2 на J8. Чтобы избежать трещин в совместной 3 (J3), после натяжения линий DBE1 и DBE2 были натянуты после первого. Дополнительные силы после натяжения Была представлена информация о целях в области отрицательных момент более централизованной поддержки, чтобы проверить уровень нагрузки, что будет инициировать поперечных трещин в поперечных швов и сборных железобетонных панелей.
Блок, и связи в период после натяжения баров были созданы для запуска бара в другой конец моста. Особенно подробно была разработана для того, чтобы раствор не зайти внутрь трубы, как показано на рис. 4. Тогда других трех групп были размещены, а остальные соединения поперечных были залито затем после натяжения связанных линий бар DBE1 и DBE2 и две должности натяжения нити линий. После завершения установки, мост лежит на постели тестирования на 1 год до начала испытаний ..
Тензометры были установлены на постсоветском пространстве, натяжения нити и баров, чтобы установить контроль диаграммы нагрузки штамм, который был использован для определения эффективных после натяжения уровне после освобождения. Эффективного после натяжения уровня палубы моста в центральной поддержки (не более отрицательную область момент) составлял примерно 500 фунтов на квадратный дюйм (3,45 МПа) рассчитывается на основе четырех строк после натяжения баров DBE1, DBE2, DBM1, DBM2 и две линии из posttensioning прядей. После натяжения уровне 16 футов (4,88 м) от левой промежуток времени (максимум положительных регионе момент) составлял примерно 320 фунтов на квадратный дюйм (2,2 МПа) рассчитывается на основе двух линий после натяжения и баров DBE1 DBE2 и две линии по месту натяжения нитей. Эти должности натяжения уровнях были выбраны на основании результатов обширной исследовательской работы проводятся на три четверти масштаба полный сборного железобетонного моста глубине палубы models.9
Проектирование и монтаж сдвига стад разъемы
AASHTO LRFD18 и AASHTO стандартных specifications17 были использованы для разработки необходимого количества стад сдвига разъемы для обеспечения полного композитных действий между панелью и опорных балок. В исследовании, Исса и др. показали, что al.16 AASHTO LRFD и AASHTO стандартной спецификации могут быть использованы для разработки всей глубине панелей сборного железобетона для обеспечения полного композитных действий с опорной балки. Потому что сборка моста участие монтаж сборных панелей на три стальных балок, было три ряда скошенный сдвига карманы 10-3/4 х 6 дюймов (273 х 150 мм) на верхней конической до 9-1 / 2 х 6 дюймов (241 X150 мм) на дно и расположенных на расстоянии 2 м (610 мм) друг от друга в продольном направлении. Сдвига карманы скошенный, чтобы избежать концентрации напряжений в углах. Рисунок 5 показывает геометрические детали типичного кармана сдвига и расположение шипов сдвига в сдвиговых карманы. Необходимое количество шипов каждого сдвига карман определяется путем деления общего количества шипов определяется через LRFD18 AASHTO и AASHTO стандартных specifications17 по сравнению с общим числом сдвига карманы.
После очистки верхней поверхности пучков на местах сдвига карманы, шпильки были приварены к верхней фланцы пучков. Шпильки были проверены на срез выдержать удары по ним и оказание стад на 45 градусов до поломки. После этого, после натяжения каналов, сдвиг карманы, и ляжки были полностью залито использованием безусадочный цементный раствор. Корточках было залито путем сдвига карманы в последовательности так, чтобы раствор был наблюдается ввода следующей карман сдвига. В заливки после натяжения протоков, затирка была закачана в один конец проток и остановился, когда поток из вентиляционных на другом конце ..
TEST SETUP и приборов
Тестовой системе была разработана для включения условий, существующих в реальной структуры, а также по типу введенных нагрузки. Тестирование кровать, 22 футов (6,7 м) в ширину и 100 футов (30,5 м) длиной, была разработана и изготовлена для размещения 18 футов (5,49 м) шириной и 82 футов (25 м) в длину моста прототипа. Сечение тестирования кровать, погрузка кадра, а мост палубы плиты приведены на рис. 6. Дополнительная информация о тестировании кровать можно найти в номер 13. В общей сложности четыре жесткие рамки загрузки были разработаны и изготовлены для имитации эффекта погрузка производить максимальный положительный момент в первом службы и максимальное отрицательное момент по внутренней централизованной поддержки с помощью двух кадров загрузки для каждой загрузке случае, как показано на рис . 7. Два гидравлических цилиндров подключен к электрической гидравлический насос мощностью 10000 фунтов на квадратный дюйм (70 МПа), были использованы для загрузки моста. AASHTO HS20 погрузка моделировалась эквивалентной двухосных транспортных средств погрузки, 6 футов (1,83 м) шириной с расстояния 17 футов (5,18 м) между двумя осями.
Погрузка была передана на мостик палубы плите из гидравлических цилиндров использованием распространения пучков, перенести нагрузку на две области контакта расстоянии 6 футов (1,83 м) на центрах, которая представляет собой два ось колеса нагрузки. Стальных пластин 8 х 20 х 2 дюйма (200 х 510 х 50 мм) используется для передачи нагрузки от распространения пучков на мост палубы плиты, резиновые прокладки, были использованы для обеспечения равномерного распределения давления на контактной области палубе поверхности плиты ..
Среднего пучка приборами линейными переменным преобразователей (LVDTs) на 16 футов (4,88 м) от левой поддержку и в 14 футов (4,27 м) от среднего поддержки для измерения отклонения от моста системы и тонкая грань между палубе и поддержку системы в течение максимум положительных и отрицательных случаев момент испытания, соответственно. Кроме того, тензодатчики, были помещены в предыдущих двух местах, а также в центре города поддержку в верхней и нижней плиты и по глубине среднего пучка. Разделение или вертикального перемещения, если таковые имеются, поперечных суставов, J3, J5, J6 и J8, были измерены, а также использованием vibratingwire тензодатчиков и LVDTs. Кроме того, некоторые группы были инструментальной помощью встроенного тензодатчиков при литье в сочетании с тензодатчиков установлены на стальной арматуры. Данные испытаний были контролировать и регистрировать непрерывно системы сбора данных.
Натурных испытаний: РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Полномасштабной системы прототип мост был испытан на AASHTO грузовых автомобилей случае нагрузки плюс 30% воздействия перегрузок случае, и в конечном итоге дело нагрузки для максимальной отрицательный момент в централизованной поддержки и максимальный положительный момент в 16 футов (4,88 м) в левой пролета. Во всех тестов, груз был применен в монотонной шагом и прервал иногда примерно раз в 18 кип (82 кН) возможность визуального контроля и инспекции системы палубы моста. Система была загружена в следующем порядке: максимальный отрицательный момент полезной нагрузки случае, максимум положительных момента полезной нагрузки случае, максимум положительных случае перегрузки момент максимальной отрицательной перегрузки случае момент, максимальный положительный момент предельном случае нагрузки, и, наконец, максимальный отрицательный момент предельном случае нагрузки .
Служба испытания на нагрузку
Максимальное значение нагрузки 92 кип (410 кН), что составляет приблизительно услуг AASHTO грузовиками плюс 30% воздействия, был применен в данном случае. Для максимального отрицательный тест услуги грузовой момент, нагрузка-смещение кривой среднего пучка на 14 футов (4,27 м) от централизованной поддержки показано на рис. 8. В этом случае тестирование, линейная зависимость наблюдается между нагрузкой и прогибом. Максимальное отклонение 0,08 дюйма (2,0 мм) был записан и максимальное скольжение 0,007 дюйма (0,18 мм) был записан для сводного раздела (палубе стальная балка). Нет трещин наблюдались на завершающем этапе этой нагрузки случае.
Для максимального положительного теста обслуживание грузовой момент, нагрузка-смещение кривой среднего пучка стали на 16 футов (4,88 м) от левой поддержка показано на рис. 9. Нагрузка-смещение кривой выставлены линейная зависимость. Максимальное отклонение 0,22 дюйма (5,6 мм) не наблюдалось. Это отклонение соответствует L/2180, что меньше, чем указано AASHTO предел работоспособности L/800 для непрерывного пролетов. Для испытания системы с двумя равными пролетами 40 м (12,2 м), предельный AASHTO (L/800) будет 0,6 дюйма (15,2 мм). Максимальное проскальзывание 0,02 дюйма (0,50 мм) был записан для композитных разделе. Как показано на рис. 10, изменение деформации по глубине композитных сечения (сжатия в верхней напряженности в нижней части) на 16 футов (4,88 м) показывает, что полный композитных действий был достигнут на всех этапах этой нагрузки случае. Общее поведение системы палубе сборных был выдающимся при максимально отрицательным и положительным моментом услуг нагрузок, поскольку никаких трещин не обнаружено. Результаты также показывают, что производительность системы удовлетворяет всем требованиям работоспособности и способности для передачи нагрузки ..
Перегрузка тест
Нагрузка 184 кип (818 кН), что эквивалентно два раза загрузки сервис грузовиков была применена на мост, чтобы имитировать отклик структуры при возможных условиях перегрузки по AASHTO стандартных specifications.17 Для максимального положительного теста перегрузки момент наблюдается loaddeflection кривая средних стрингера стали на 16 футов (4,88 м) от левой поддержка была линейной, как показано на рис. 9. Максимальное отклонение 0,44 дюйма (11 мм), сообщили, что ниже, чем предел AASHTO для удобства использования. Максимальное проскальзывание 0,04 дюйма (1 мм) не наблюдалось. Как показано на рис. 10, изменение деформации всей глубины композитных раздел показывает, что полный композитных действий был достигнут на всех этапах этой нагрузки случае. Продольные трещины волос были зарегистрированы в нижней части железобетонных плит непосредственно в точках загрузки контактов, как показано на рис. 11. Тем не менее, ни поперечных совместной службы и / или бедер плиты разделения не наблюдалось.
Для максимальной отрицательной перегрузки случае момент, максимальное отклонение 0,13 дюйма (3 мм) наблюдалось, как показано на рис. 8, а максимум проскальзывание 0,013 дюйма (0,3 мм) был записан. Как и в случае положительного максимальной перегрузки момент, в максимальной нагрузкой 184 кип (818 кН), продольных трещин волос были зарегистрированы в нижней части плиты под непосредственным точки загрузки контакт. Тем не менее, ни поперечных совместной службы и / или бедер плиты разделения не наблюдалось. В целом, система осуществляется также в рамках обоих случаях перегрузки.
Предельная нагрузка тест
Окончательная проверка нагрузки было проведено расследование адекватности сборных палубе плиты пучка связей в конечной нагрузки. Предельная нагрузка, на которую ссылается в данном исследовании является максимальной нагрузкой, что был применен без ущерба для системы сборных этаже, таким образом, что она может быть использована для дальнейшего прочность и долговечность тестирования.
Для максимального положительного момента конечной Испытательная нагрузка общей нагрузкой 553 кип (2460 кН), что эквивалентно 7,7 раза службы AASHTO грузовиками был применен. Нагрузка-смещение кривой в 16 футов (4,88) слева поддержка показано на рис. 9. При нагрузке 184 кип (818 кН), продольных трещин волос были замечены на нижней поверхности пластинки на 16 футов (4,88 м). Затем, для каждой нагрузки прироста, новых трещин волос инициативе и распространяются, как показано на рис. 11. Как показано на рис. 9, при нагрузке 280 кип (1245 кН), продольные трещины, 20 дюймов (510 мм) в длину и около 0,0157 дюйма (0,4 мм) в ширину, сообщили в нижней плите непосредственно под точками контактного нагружения из-за концентрации напряжений. Максимальное отклонение 1,67 дюйма (42 мм) было сообщено на этой конечной уровне нагрузки и максимальную скольжения 0,14 дюйма (3,5 мм) не наблюдалось. Как показано на рис. 10, штамм изменения по глубине композитных сечения показывает, что композитные действий была сохранена для этой нагрузки случае. Рис 12 () показывает отклонение среднего пучка для левого пролета на предельной нагрузки.
Отклонения профили загружаются службы при положительной нагрузки услуг момент, перегрузка, и предельных случая нагрузки показана на рис. 13. На конечной уровень нагрузки, максимальный растяжения из 905 На центральном месте поддержки, максимальное сжатие штамма 1976 14. Это свидетельствует о том, что средний луч стали уступал центральным расположением поддержку во время этой нагрузки случае. Тем не менее, без ущерба, которая наблюдалась в системе палубы моста. Кроме того, на сжатие и растяжение штаммов 1580 В течение этого нагрузка дела, и при нагрузке 390 кип (1735 кН), непрерывной поперечной трещины по всей ширине плиты было начато в палубе над центральной частью поддержки, как показано на рис. 14. Инспекция нагрузки растяжения кривых на рис.
14 показывает это замечание, где напряжение чтения начинает себя в иррациональных образом. При нагрузке 490 кип (2180 кН), подъем около 1 дюйма (25 мм) наблюдалось в нужное поддержку выгрузке службы, как показано на рис. 12 (б). Нет крекинга, которая наблюдалась в поперечных суставов ..
Для максимального отрицательный момент конечной Испытательная нагрузка общей нагрузкой 571 кип (2540 кН), что эквивалентно примерно в восемь раз грузовик AASHTO загрузкой сервисов была применена на мосту. Нагрузка-смещение кривой среднего пучка на 14 футов (4,27 м) от центральной опорой на рис. 8. На конечной уровень нагрузки, максимальное отклонение составляет 0,63 дюйма (16 мм) был записан и максимальное скольжение 0,058 дюйма (1,5 мм) не наблюдалось. Как показано на рис. 15, максимальное сжимающее напряжение в нижней фланец среднего пучка на центральное расположение поддержка 2762 Максимального растяжения в нижней фланец среднего пучка на 14 футов (4,27 м) с середины 1862 поддержка Эти деформации значения свидетельствуют о том, что фланцы среднего пучка дали на данном этапе, потому что штаммы 2762 Уступая в нижнем фланце среднего пучка на центральной поддержки (сжатия) и на 14 футов (4,27 м) от централизованной поддержки (напряженность) произошло при нагрузке на уровне примерно 340 кип (1512 кН) и 420 кип (1868 кН) , соответственно.
В период максимального отрицательный тест момент, поперечная трещина в центре города поддержку, которая была начата в период максимального положительного теста момент визуально заметил при нагрузке около 220 кип (890 кН), что соответствует растяжения около 255 ], как показано на рис. 15. Потому что тензометрических была расположена вблизи трещины, деформации чтении был освобожден после раскрытия трещин. Увеличение растягивающих чтении деформации после растрескивания нагрузка 220 кип (890 кН), не является фактическим поведением из-за трещин. Трещины находился под контролем из-за должности натяжения уровне примерно 500 фунтов на квадратный дюйм (3,45 МПа) по сравнению с централизованной поддержки. На рисунке 16 показана поперечная трещина (примерно 0,5 мм) по всей ширине моста на палубе максимального уровня нагрузки. Записанных деформации сжатия в нижней плите над центральным поддержка 1000 Кроме того, растяжения из 600
Продольные трещины волос наблюдались на нижней поверхности плиты под точки контактного нагружения, после достижения нагрузкой 184 кип (818 кН). Затем, для каждой нагрузки прироста, новых трещин были начаты в нижней поверхности железобетонных плит на 14 футов (4,27 м) от централизованной поддержки. Нет сбоев в соответствии с максимальным отрицательным моментом конечной нагрузкой не обнаружено. В рамках всех тестов, структурных поведения на палубе системы мост прототипа является приемлемой, и система сохраняет свою целостность, даже при нагрузке примерно в восемь раз сервис AASHTO погрузка о том, что методологии проектирования и изготовления шаги системы были адекватными ..
Анализа методом конечных элементов
Нелинейные анализ методом конечных элементов (FEA) была проведена для модели системы с использованием программного обеспечения ANSYS, версия 9,19 В данной работе некоторые результаты ВЭД представлены для поддержки экспериментальных результатов и теоретических проверки критических вопросов, связанных с конечной грузоподъемности системе, предельный прогиб, формирование составных действий между палубу моста и стальных балок. Кроме того, в СЭЗ была использована для проверки живой груз-индуцированной растягивающие напряжения в поперечных совместных вблизи максимума область отрицательных момента для различных уровней после натяжения.
Методология моделирования
Следующие типы элементов были использованы: SOLID65 для бетона и цементных nonshrink раствором, LINK8 для мягкой арматурной стали, LINK10 для posttensioning системы и сдвига шпильки, и SOLID45 для стальных балок и поддержки и погрузки стальных пластин. Все использованные элементы имеют три степени свободы в каждом узле, переводы в узловых х, у, г направлениях. Точных геометрических и укрепление данные, а также нелинейных свойств материалов, компонентов системы были заняты в ВЭД. Конкретные свойства включить сжатие е '^ к югу с ^, прочность на растяжение е ^ к югу г ^, модуль упругости Е и коэффициент (35 ГПа) и 0,2, соответственно. Использовали е '^ с ^ к югу, Е и Мягкий арматурной стали и сдвига стад разъемы считались упруго-пластических материалов идентичными при растяжении и сжатии с пределом текучести е ^ у ^ к югу от 60 KSI (420 МПа) и 36 KSI (250 МПа), соответственно, и аналогичные E и
После натяжения нитей что / ^ у ^ к югу от KSI 243 (1700 МПа), предел прочности при растяжении 270 KSI (1800 МПа), площадь поперечного сечения от 0,217 дюйма SUP ^ 2 ^ (137 мм ^ 2 SUP ^), Е 28000 KSI (193 ГПа), Posttensioning бары е ^ у ^ к югу от KSI 121 (835 МПа), предел прочности при растяжении 156 KSI (870 МПа), площадь поперечного сечения от 1,58 дюйма SUP ^ 2 ^ (10,2 см ^ 2 ^ SUP) , Е 30000 KSI (210 ГПа),
Для сокращения времени расчета и компьютерных требования к дисковому пространству, симметрия в мост системы и прикладных максимальных отрицательных и положительных случаев грузовой момент был использован. Следовательно, половина моста с соответствующими граничными условиями образцу. Сходимости было проведено исследование, чтобы определить соответствующие плотности сетки. Плотность сетки увеличился примерно в критических местах. Perfect связь между арматурной стали и бетона предполагалось. Общей нагрузке была разделена на ряд малых приращений нагрузки и равновесия модифицированных Ньютона-Рафсона итерации метод был использован для проверки сходимости в конце каждой нагрузке прирост за допуск 0,001. Отказ был определен для каждой модели, когда решение для загрузки прирост, как малые, как койка 0,001 (0,0045 кН) не сходятся. Полученные решения были подтверждены в экспериментальных результатов испытаний максимальных отрицательных и положительных случаев момент тестирования. Цифры 11 и 14 до 17 лет показывают хорошее согласие между ВЭД и экспериментальные результаты с точки зрения прогиба от нагрузки и нагрузки деформации кривых ..
ВЭД в сравнении с экспериментальными результатами испытаний
Как показано на рис. 18, ВЭД, показывает, что конечной грузоподъемность составляет ориентировочно 600 кип (2670 кН) для максимальной отрицательных и положительных случаях момент, что более чем в восемь раз сервис AASHTO грузовиками. На рисунке 13 показана конечная прогибов вдоль левого пролета моста полученные из экспериментальных и ВЭД на максимальный уровень нагрузки положительные эксплуатации нагрузки, перегрузки, а конечной нагрузки. Как было подтверждено результатами экспериментов, ВЭД также подтверждает, что конечной прогибов для максимального положительного службы и случаях перегрузки теста в пределах AASHTO для удобства использования. Для поддержки тем, что полный композитных действий была достигнута между палубой и вспомогательные системы, напряжения ценностям, от ВЭД были сопоставлены с соответствующими штамм экспериментально измеренные в период максимального положительного момента конечной испытательной нагрузки в различных местах по всей глубине композитных секция в 16 футов (4,88 м) от левой поддержки, как показано на рис.
10. Как видно из рис. 10 показывает, что экспериментальные и ВЭД подтверждают образование полный композитных действий между палубой и вспомогательные системы ..
После уровня напряжения в сравнении с живой груз-индуцированной растягивающие напряжения в поперечных совместных
В полную глубину системной панели палубе, мягкий арматурной стали не работает непрерывным поперечных соединений между соседними железобетонных панелей. Таким образом, после натяжения, необходимых для обеспечения герметичности и целостности поперечных швов. Как правило, средняя численность связи между поперечными совместных раствор и бетон панели может варьироваться от 80 фунтов на квадратный дюйм (0,55 МПа) для скромных подготовили совместные лица около 400 фунтов на квадратный дюйм (1,4 МПа), для хорошо подготовленных совместных surfaces.15 Для изучения влияния posttensioning на живой груз-индуцированной растягивающие напряжения в поперечных суставов, нелинейных ВЭД моделирования был использован максимальный отрицательный момент механизм загрузки, чтобы получить отклик системы на следующие уровни продольной после натяжения: ноль, 320 фунтов на квадратный дюйм (2,2 МПа) , и 500 фунтов на квадратный дюйм (3,7 МПа). Случае после натяжения уровне 500 фунтов на квадратный дюйм (3,45 МПа) является фактическим случае для системы со всей бар после натяжения нити и систем, показанных на рис. 2. Две должности натяжения тактовых черт, DBM1 и DBM2, были опущены в случае с пост-натяжения уровне 320 фунтов на квадратный дюйм (2,3 МПа), а все пост-бар и напрягая прядь системы были опущены в случае, не после натяжения.
Получены нагрузки растяжения кривых в верхней части совместных возле центрального поддержку три после натяжения уровнях были использованы для построения значения нагрузки на пост натяжения уровня для различных перспективных сильные связи между поперечными совместных раствор и панели бетон, как показано на рис. 17 ..
Как видно из рис. 17 показывает, что для системы без продольного после натяжения, живой груз-индуцированной растягивающие напряжения в совместных превышать 80 фунтов на квадратный дюйм (0,55 МПа), 250 фунтов на квадратный дюйм (1,7 МПа), и даже 400 фунтов на квадратный дюйм (2,8 МПа), при загрузке уровней ниже чем служба AASHTO нагрузки грузовика плюс воздействие. Для posttensioning уровне 320 фунтов на квадратный дюйм (2,3 МПа), живой груз-индуцированной растягивающие напряжения до 80 фунтов на квадратный дюйм (0,55 МПа) при нагрузке 72 кип (320 кН), что также ниже, чем услуги AASHTO нагрузки грузовика плюс воздействие. Это свидетельствует о том, что на этом уровне posttensioning, прочность связи между поперечными совместных раствор и панелей должна быть больше 250 фунтов на квадратный дюйм (1,7 МПа), чтобы избежать нарушение сцепления / разделения поперечного соединения под воздействием AASHTO грузовиками обслуживание, а также влияние . Следовательно, если 320 фунтов на квадратный дюйм (2,3 МПа) posttensioning уровне выбран, необходимо позаботиться при подготовке совместных поперечной лица и во время заливки поперечных швов обеспечить хорошую прочность более 250 фунтов на квадратный дюйм (1,7 МПа). Другим важным вопросом, который следует учитывать, что прочность связи будет деградировать в результате старения, усталости, и, что важнее, воздействия окружающей среды, таких, как противообледенительной солей.
По сообщению натяжения уровне 500 фунтов на квадратный дюйм (3,7 МПа), результаты, показанные на рис. 17 показывают, что AASHTO обслуживания грузовой нагрузки вызванные растягивающие напряжения в поперечных совместных разумно даже для обеспеченных плохо подготовлены поперечной совместных лица, то есть прочности менее 80 фунтов на квадратный дюйм (0,55 МПа). Важно отметить, что на более длительный промежуток мостов, продольной после натяжения уровней выше 500 фунтов на квадратный дюйм (3,45 МПа) могут потребоваться в связи с негативным моментом регионов ..
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
На основании экспериментальных результатов испытаний и нелинейных ВЭД, следующие выводы можно сделать:
1. Сборного железобетона системы палубы моста продемонстрировали приемлемый структурных поведение без каких-либо трещин под эксплуатационные нагрузки для положительных и отрицательных изгиб;
2. Для перегрузки случае, продольные и диагональные трещины волос были зарегистрированы в нижней части сборных плит непосредственно под нагрузкой точки контакта для положительных и отрицательных тестов, однако никаких трещин и / или отделение было зарегистрировано в поперечных суставах или в бедро перекрытия соединений;
3. Влияние продольных после натяжения было заметно в сохранении целостности системы палубу моста под нагрузкой уровней составляет примерно восемь раз полезной нагрузки. Мост системы возвращаться с небольшим остаточной деформации (из-за податливость среднего стальных балок) после приложенной нагрузки был освобожден;
4. Отклонения для максимального положительного теста нагрузки услуг была значительно ниже, чем предел AASHTO для удобства использования. Кроме того, отклонения для максимального положительного теста перегрузки лишь около 73% от лимита AASHTO для удобства;
5. Использовать конфигурации сдвига шпильки и сдвига карманы привело к формированию полного кемпинга действий между палубой и системы поддержки на всех этапах загрузки. Деформации распределения по глубине сводного раздела получены от ВЭД и экспериментальные результаты подтверждают этот вывод;
6. На полную глубину системы палубе мост может быть выполнен с использованием текущих кодов AASHTO для проектирования железобетонных плит и сдвига разъемы для достижения полного композитных действий;
7. ВЭД подтвердил, что после натяжения уровне 500 фунтов на квадратный дюйм (3,45 МПа) при максимальной отрицательную область момент является разумным для обеспечения герметичности соединений при поперечном жить уровнях нагрузки, превышающей услуг AASHTO нагрузки грузовик и как это отражается даже на скромных подготовки поверхности поперечных совместных лица.
Авторы
Это исследование было профинансировано Контракт в университете штата Иллинойс в Чикаго Иллинойс транспорта научно-исследовательский центр (ITRC). Их финансовая поддержка с благодарностью признана. Благодаря обусловлены Master Builders для предоставления всех материалов для затирки швов и поперечного сдвига карманы. Спасибо также за счет Dywidag Systems International USA, Inc, для обеспечения после натяжения нити и стержневых систем, системы крепления, подъемное устройство, и затирки насоса. Спасибо также за счет Стальные предоставления большинства необходимы стальные профили для проекта. Кроме того, в постоянной поддержке С. Ханна, ITRC центр администратора, признается. Кроме того, благодарность А. Юсеф, М. Исса, Т. Паттон, CLR делать Валле, А. Фануэл, и H. Абдалла за их ценный вклад.
Ссылки
1. Махер, ТЗ, "Быстрая замена моста палубы," Заключительный отчет 12-41, Национальный совместную программу исследований с автострадой, транспортным исследованиям, июль 1997, 52 с.
2. Ралс, мл; Hyzak, MD; Медлок, РД, и Вольф, Л. М., "Мосты-сборные США по текущему курсу практика и проблемы", "Второй семинар сборных, сентябрь 2004, 16 с.
3. Кнудсен, CV, "Redecking моста с сборного железобетона," Строительная техника, ASCE, V. 50, № 4, апрель 1980, с. 75-77.
4. Slavis, C., "сборного железобетона Реконструкция палуба," PCI Journal, V. 28, № 4, июль-август 1983, с. 120-135.
5. Бергер, RH, "Full-Глубина Модульные сборных предварительно напряженных мост палубы", мостов и водопропускных сооружений, транспортных исследований Рекорд 903, транспортным исследованиям, Вашингтон, округ Колумбия, 1983, с. 52-59.
6. Бисвас, М., "Мост Сборные системы палубе Дизайн", PCI Journal, V. 31, № 2, март-апрель 1986, с. 40-94.
7. Fagundo, ИП; Табатабаи, H.; Soongswang, K.; Ричардсон, JM и Каллис, например, "Сборные группы композитных Палубы мост" Бетон International, V. 7, № 5, май 1985, с. 59-65 .
8. Исса, MA; Юсеф А.А., Исса, MA; Каспар, II и Khayyat, SY, "Анализ на полную глубину сборного железобетонного моста панелей палуб," PCI Journal, т. 43, № 1, январь-февраль 1998, с. 74-85.
9. Исса, MA; Юсеф, А. А. и Исса, М., "Экспериментальное поведение всей глубине сборного железобетона Панели для реабилитации мост", ACI Структурные Journal, В. 97, № 3, май-июнь 2000, с. 397-407 .
10. Исса, MA; Андерсон, R.; Domagalski, T.; и Khayyat, S., "Дизайн Соображения по всей глубине сборных / предварительно напряженного железобетона мост Панели Палуба", Труды 1-й ежегодной конференции бетона мост поддержке ФДА и NCBC и Организаторы PCI, октябрь 2002, 20 с.
11. Исса, MA; Идрисс, AT; Каспар, II и Khayyat, SY, "Full-Глубина сборной и сборных, предварительно напряженного железобетона мост Панели палубе" PCI Journal, V. 40, № 1, январь-февраль 1995, с. 59-80.
12. Исса, MA; Юсеф, А. А. и Исса, М., "Построение процедуры быстрой замены поврежденных Палубы мост" Бетон International, V. 17, № 2, февраль 1995, с. 49-52.
13. Исса, MA; Юсеф, А. А. и Исса, М., "Структурные Поведение Полный сборного предварительно напряженного железобетона Глубина Замена палубы моста, финальный отчет, штат Иллинойс Департамента транспорта, октябрь 1995, 375 с.
14. Исса, MA; Юсеф А.А., Исса, MA; Каспар, II и Khayyat, SY, "Поле Выступление на полную глубину Панели сборных в реконструкции моста палуба," PCI Journal, V. 40, № 3, май-июнь 1995, с. 82-108.
15. Исса, MA; Cyro делать В.; Абдалла, H.; ислама, MS и Исса, MA, "Performance поперечных Совместное материалы Затирка в полную глубину сборного железобетона настилов мостов Systems," PCI Journal, Т. 48, № 4, июль-август 2003, с. 92-103.
16. Исса, MA; Паттон, T.; Абдалла, H.; Юсеф, A.; и Исса, MA, "Композит Поведение сдвигов соединения в полную глубину сборного железобетона настилов мостов панели по черной металлургии, стрингеры," PCI Journal, 48 В. , № 5, сентябрь-октябрь 2003, с. 76-89.
17. AASHTO, Стандартные спецификации для автодорожных мостов, 16 издание, Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц, Вашингтон, DC, 1996, 1526 с.
18. AASHTO ", LRFD мост характеристики Дизайн", Американская ассоциация шоссе государства и перевозки должностных лиц, Вашингтон, DC, 1994.
19. ANSYS 9,0 ", моделирующая техника и анализа," ANSYS Руководства пользователя ANSYS, Inc Canonsburg, Пенсильвания, 2005.
Мохсен А. Исса, ВВСКИ, является профессор гражданского и материалов, технологий в университете штата Иллинойс в Чикаго, Чикаго, штат Иллинойс Он является председателем комитета ACI 444, экспериментальный анализ для железобетонных конструкций, а также является членом комитета ACI 209, ползучести и усадки бетона и совместной ACI-ASCE Комитет 343, Бетон Дизайн моста. Его исследовательские интересы включают поведения армированных и предварительно напряженных железобетонных конструкций, прочность, высокопрочный бетон и его применение в конкретных мостов, передовых композиционных материалов, ремонт мостов и реабилитации, мониторинга моста.
Ральф Андерсон начальника бюро с бюро мостов и сооружений, штат Иллинойс Департамента транспорта, Спрингфилд, штат Иллинойс Он является лицензированным профессионального инженера и структурных Engineer в штате Иллинойс.
Томас Domagalski это мост инженера-конструктора с бюро мостов и сооружений, штат Иллинойс министерства транспорта. Он является лицензированным профессионального инженера и структурных Engineer в штате Иллинойс.
Шейкер Асфур это мост инженера департаменте штата Иллинойс Транспорт, District 1, Шаумбург, штат Иллинойс
MS Ислам Корпоративный инженер Dywidag-Systems International, Inc Болингбрук, штат Иллинойс
Динамические характеристики пластинке систем с поперечной арматуры
Сейсмостойкости площади железобетонные колонны оснащаться стекла армированного волокнами полимерных
Сейсморазведки из автоклавного газобетона Shearwalls: Всесторонний обзор
Прочность железобетонных Палубы мост под сжатие действий мембраны
Прочность Поведение высокого Работоспособность железобетонные колонны при циклическом нагружении
Железобетонные балки Глубокая-Shear модель прочности и расчетная формула
Роль обручи на сдвиговой прочности бетона усиленные сочленения Луч-Column