Полный-Scale циклических Боковые Test Load железобетонных Пир-Column
Результаты испытании на боковой нагрузки сильно приборами, монолитные пробурили пирсе колонку с размерами, которые были отобраны для имитации типичных системы поддержки моста шоссе Калифорнии представили. Тестирование участие перемещения контролируемых медленным обратной циклической нагрузки на больших перемещений. Анализ экспериментальных данных показал, что: 1) момент кривизны отношения у пирса хорошо предсказывали раздел анализа, 2) модуля предсказал нагрузка-смещение у пирса-столбец из пучка на основе нелинейного анализа была слишком низко на малых перемещений, когда стандартные модели весной были использованы, но предсказать достаточно хорошо, когда жестче, сайт-специфические модели весной были использованы 3) анализ представляет собой хорошую оценку разрушающая нагрузка либо набор моделей весной и 4) пластического шарнира, глубина и длина были похожи на то, что было бы ожидать от установленных принципов.
Ключевые слова: колонка; почвы; тестирования.
(ProQuest-CSA LLC: ... обозначает формулу опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Монолитные пробурено отверстие (МКПЧ) пирс колонн, обычно используются системы поддержки автодорожных мостов в Калифорнии. Как показано на рис. 1, эти системы состоят из непрерывных столбцов надземной и подземной вала примерно равной диаметру. В большей части США Фонд инженерной практике подземной части этих структур называют "пробурена шахта", но в этой статье, "пробурено пристань" срок будет принято в соответствие с МСА 336.3R (ACI комитета 336 1993) обозначения. В сейсмических районах, дизайн этих систем как правило, регулируется их поперечного движения груза. К сожалению, мало информации о поведении этих систем в условиях циклического боковой загрузкой характерные для тектонически активных областях, а также разработка процедур для этих систем плохо калиброванного (прикладным технологиям Совета 1996 года).
Доступные замечания от землетрясений Калифорнии показывают, что большие пробелы могут образовываться в почвенно-пирс интерфейс (рис. 2), но и для инспекции колонн, не было доказательств, указывающих на загрузку за урожай. Доступных местах масштаба боковой нагрузки тестовых данных для пробурено причалов (табл. 2,2 аль Уоллес и др. [2001] или Джаноян [2001] для списка литературы) имеет ограниченное применение в настоящее время применение, потому что: 1) результаты предыдущих тестов были выполнены на основе элементов, которые по существу не упругой (не уступая), 2) результаты предыдущих тестов, как правило, осуществляется на основе элементов значительно меньше диаметра (от 5 до 6,5 футов [1,5 до 2 м]) пробурено причалов общего пользования для автодорожного моста поддержку в Калифорнии, и 3) результаты предыдущих тестов, как правило, не выполняется на флагштоке конфигурации (рис. 1), а на фиксированной головкой или бесплатно голову глубокой основы, погруженные в земле или вблизи линии.
В данной статье описывается программа полевых испытаний, которая является уникальной по сравнению с предыдущей работы в том, что структурные образца полномасштабную копию пирса колонку, которая загружается с точки разрушение при изгибе. Также уникальным является инновационным массива приборов в пирс, который обеспечивает полезную информацию о структурной производительности благодаря высокой точности и избыточных измерений раздела кривизны. Упор здесь делается на отслеживание значительных результатов от структурных перспективы деятельности; дополнительные результаты, которые являются значимыми с геотехнической точки зрения (то есть, почвенно-пирс взаимодействия) также были получены, но разных местах и в предварительном порядке (Джаноян и др. . 2001) и являются предметом текущих исследований. Следует отметить, что важное значение избыточности в разделе измерений кривизны связано с тем, что нелинейные взаимоотношения между почвой реакции напряжения и кучу отклонения (то есть, ру отношений) весьма чувствительны к измеренным кривизны разделе, из которого эти отношения выводятся.
В следующих разделах описываются испытания образца, результаты испытаний, связанных с глобальной производительности системы пирса колонки, и результаты испытаний, связанных с пирса колонки кривизны. Результаты тестирования программы только строго применимы для конкретных инженерно-геологических и структурных условий, проверены, и, следовательно, не может быть распространено на другие сайты, которые могут иметь разные условия. Всеобъемлющий и уникальный набор данных, в результате испытаний, однако, предоставляет полезную информацию относительно возможности общих инструментов дизайна предсказать поведение системы пирса колонки и глубину ниже линии наземного и длины вдоль пирса, где пластические деформации концентрации.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Программа полевых испытаний описывается в данном документе, который предоставляет уникальный набор данных для общей структурной системной поддержки для автодорожных мостов. Данные этого эксперимента являются уникальными по сравнению с предыдущей работы в условиях граничных условий (лицевая конфигурации пирса колонки), образец размера (в натуральную величину), степень контроля (на разрушение при изгибе структурных элементов), а также использовать инновационных и избыточных датчиках причал для измерения кривизны разделе. Результаты представляют собой жизненно важных данных для калибровки и поверки средств анализа широко используются в конструкции этих мостов систем поддержки.
ИСПЫТАНИЕ ОБРАЗЦОВ
Подробная информация о пакете испытательного образца, инженерно-геологические условия сайта, загрузка установки и графика, и приборы представлены в следующих разделах. Предварительная проверка исследования проводились с использованием обычных ру отношений, основанных на сайт условиях, описанных в данном разделе для оказания помощи в разработке причала колонки, а также испытания установки и приборы системы.
Структурные образца
Пирс CIDH колонки была разработана в соответствии со стандартом Колтранс '1995 Мост проектной документации помощью сейсмических критериев проектирования (Калифорния Департамент транспорта 1999). Опытный образец состоял из 6 футов (1,8 м) диаметром колонке продления 40 футов (12,2 м) над землей и 6,5 м (2 м) диаметром пирса продление 48 футов (14,6 м) под землей линии.
Как показано на рис. 3, стальной арматуры составил 36 № 14 (57 мм) продольных балок и цех сварки № 8 (25 мм), обручи на 6 дюймов (152 мм) расстояние. Продольных коэффициент стали на 2% и объемных поперечных соотношение стали 0,84%, соответственно. Normalweight бетона была использована в тесте пирса колонки, с целевой прочности при сжатии 3,5 KSI (24 МПа).
Пирс CIDH колонки была создана с использованием материалов, характеризующего строительства моста Колтранс. Прочность испытания были проведены для продольной и поперечной арматуры для характеристики напряженно-деформированного отношений. Рисунок 4 и 5 показывают среднее значение ± стандартное один кривые отклонения напряженно-деформированного из шести испытания на растяжение по продольной и поперечной стали, соответственно.
Normalweight бетона была использована в пирс испытания и столбца. 28-дневный прочность на сжатие мишени е '^ к югу с = 3,5 KSI (24 МПа), но фактическое сжатие преимущества на основе тестов, 6 х 12 дюймов (152,4 х 304,8 мм), цилиндры на момент тестирования были е' ^ к югу с = 6,1 KSI (42 МПа), со средним модулем упругости E ^ к югу с = 3500 KSI (24,1 ГПа). прочность на растяжение средней конкретные расщепления е ^ к югу SP = 630 фунтов на квадратный дюйм (4,3 МПа). тесты были проведены следующие ASTM C 39-93A и C 496-96 по прочности на сжатие и разбиение прочность на растяжение, соответственно. Рисунок 6 показывает среднее значение ± стандартное отклонение один пирса и колонки бетона на сжатие кривых растяжения.
Шесть труб гамма тестирования были размещены по периметру причала, только в арматурных каркасов, чтобы проверить, как-бетон качества. Гамма испытания показали, что бетон был сделан правильно до кончика пирса и что ни одно крупное обрушение почвы, по всей вероятности, имели место.
Инженерно-геологические условия сайте
Почвенные условия на месте состоит из глубоких аллювиальных отложениях. Обобщенный профиль почвы сайте представлена на рис. 7. Почвенного профиля состоит из следующих действий:
* 0 - от 2 до 5 футов (0,6 м до 1,5 м): заполнить. Пылеватых глинистых песков в том числе асфальтовых и бетонных обломков.
* Формирование 1 (база заполнить, примерно от 18 до 24 футов [5,5 м до 7,3 м]): илистые песчаные глины. Классификация тестирования свидетельствуют умеренной пластичности (PI ~ 15), около 60% штрафов и USCS классификации CL. CPT-основанные почвы индекс параметров I ^ с ^ к югу (Robertson 1990) в этом слое, как правило, примерно в 2,6 до 3,0. Илистый песок прослаивать с толщиной около 2 м (0,6 м) находится на глубине примерно 10 футов (3 м) в этом слое.
* Формирование 2 (база формирования 1, примерно от 2 до 4 футов [0,6 на 1,2 м] в толщину): средне-и мелкозернистых илистый песок. Классификация тестирования свидетельствуют о 30% штрафов и П. И. ~ 12. I ^ с ^ к югу значения в этом слое примерно 2,1 на 2,5. SPT считает удар примерно от 20 до 45 и Q = 100, что свидетельствует плотным материалом. Этот слой утолщается локально юго-востоку от пристани около 10 футов (3 м).
* Формирование 3 (база формирования 2, примерно 47 на 48 футов [14,3 до 14,6 м]): глинистый песок. Классификация тестирования свидетельствуют о 40% штрафов и П. И. ~ 13 до 14 лет. Материал поведение контролируется с помощью илистой фракции. Значения I ^ с ^ к югу в этом слое примерно от 2,8 до 3,2.
* Среднего лежит песок Формирование 3, и водоносных (то есть, грунтовых вод находится в пределах этого слоя).
Прочность на сдвиг почвы данные приведены на рис. 7 соответствуют типичным номера лаборатории сдвига (от 20 до 30 минут времени до разрушения). Эти сильные стороны, вероятно, разумно представитель сильные стороны, которые имели бы место при загрузке медленнее (как в полевых испытаний), так как дисперсных грунтов являются ненасыщенными (таким образом, сдвига во всех случаях будет происходить в основном осушенных условиях), и имеют довольно низкую пластичность (отсюда уровень воздействия на прочность на сдвиг должен быть минимальным [Митчелл 1993]). Дополнительная информация о лабораторных исследований образцов почвы представлена др. Уоллес и др. (2001) и Джаноян (2001).
Загрузка установки и расписание
С учетом высоты образца выше линии земли и относительно большие нагрузки требуется, погрузка был введен в колонке использованием напряженности кабели противодействуя почвы якоря (рис. 8). С учетом геометрии на испытательной установке, боковые нагрузки и осевой нагрузкой в верхней части пирса были пропорциональны и равна примерно 0.90F и 0.45F, где Р Нагрузка на кабель. Пропорционального нагружения было сочтено приемлемым, поскольку увеличение осевой нагрузки на участке не было значительным по сравнению с осевой нагрузкой данного раздела. Ярмо система, состоящая из четырех 100 кип (445 кН) разъемы установлены между верхней балкой жестко соединена с винтом прутьями, и подвижным пучка дно которой кабели были подключены через динамометр, был использован для распространять напряженности кабелей. При сбросе положение верхней балки на винт стержней, ярмо системы позволило движения ± 12 м (± 3,6 м) от недеформированного образца позиции.
Испытания пирса-колонна перемещения контролируемых и было выполнено в общем соответствии с ASTM D 3966-90. Кроме того, протокол, используемый согласуется с общепринятыми указанные подходы для сейсморазведки, таких, как предписано в УВД-24 (по прикладным технологиям Совета 1992) и ACI ITG 1,1 (ACI инноваций Целевая группа 1 1999). Как показано на рис. 9, циклический боковой загрузкой был применен по всей амплитуде диапазоне от 2 до 108 дюйма (50 мм до 2,75 м), где смещение спектра относится к прикладной бокового смещения в верхней части колонки. Два циклов нагружения проводились на большинстве уровней перемещения, однако 12 циклов нагружения проводились на две амплитуды смещений (6 и 18 дюймов [152 и 457 мм]), чтобы исследовать влияние циклических деградации. Циклы на амплитуд перемещений больше 6 дюймов (+152 мм) включен 16 остановок, с тем чтобы измерения формы гистерезисных кривых отклика. Следует отметить, что потенциальное воздействие вертикальных движений земле не рассматривается с этой установкой тестирования и загрузки протокола ..
Приборы и сбора данных
Обширная приборов, предоставляет более 200 каналов данных, была использована для контроля реакции почвы / системы пирса и местных деформаций колонны. Подробная информация о производителях и спецификации для каждого типа приборов обеспечивается др. Уоллес и др. (2001) и Джаноян (2001). Приборы, используемые включены:
1. Датчики, которые были размещены между потянув кабель и ярмо системы (рис. 8), чтобы измерить силу в неприятные кабели, и, следовательно, сила, приложенная к верхней части колонны;
2. Двенадцать обследования / всего станций, расположенных вдоль колонны высотой до измерения деформации надземной колонке;
3. Одиннадцать Инклинометры находится вблизи середины пирса для измерения наклона подземной пристани. Склон данные Инклинометры обеспечивает измерение разделе кривизны;
4. Избыточные системы экстензометры и волоконно-оптических датчиков для измерения деформаций изгиба разделе. В общей сложности 32 волоконно-оптических датчиков для измерения осевых деформаций в пристани, каждый из которых 4 футов (1,2 м) расстояние между контрольными точками и деформации спектра набор для максимальной деформации 1% при растяжении и 0,5% при сжатии. Волоконно-оптические датчики были размещены в пар вблизи крайних волокнах пирса колонки так, чтобы кривизны можно сделать вывод из этих данных. Волоконно-оптические датчики обладают высоким разрешением, но работать в ограниченном диапазоне напряжения. Таким образом, в регионе приносит пристани колонки, а также часто называют пластического шарнира регионе, кривизна также измеряется с помощью 32 экстензометры изготовлены на основе потенциометров, заключенная в поливинилхлорида (ПВХ) трубы. Эти 2 футов (0,6 м) экстензометры метками было сфабриковано с целью иметь рабочий диапазон осевой деформации 10% при растяжении и 4% при сжатии. Одна пара экстензометры был установлен только внутри арматурных каркасов и второй комплект был установлен на полпути между тяжести пирса и арматурных каркасов, и.
5. Почва давления клеток (26), которые были использованы для определения нормальных напряжений в клетках пирса почвенно-интерфейс. Дальнейшее обсуждение полученных результатов с помощью давления грунта клеток содержится в аль-Уоллес и др. (2001) и Джаноян (2001).
Глобальные результаты TEST
Как описано ранее, образец при условии перемещения контролируемых боковой загрузкой, со смещением амплитуды от 2 дюймов до 9 футов (50 мм до 2,7 м) в верхней части колонны. Значительные потери боковой нагрузкой произошло на 9 футов (2,7 м) амплитуда смещения. В этом разделе рассматриваются глобальные результаты испытаний наряду с некоторыми сравнения результатов прогнозов инструменты анализа широко используются в дизайне.
Force-перемещения ответ
Отношения между боковой нагрузки и топ-оф-столбец бокового смещения пика на рис. 10 для первого и второго циклов перемещения в западном направлении. Несмотря на незначительные гэпинг почвы, реакция почвенного покрова пирса системы почти билинейных до выхода перемещению приблизительно от 15 до 18 дюймов (305 мм), как и следовало ожидать в железобетонный элемент, в котором значительное изменение жесткости происходит, когда конкретные трещин при растяжении. Хотя почвы урожайность и неплотное прилегание между пирсом и почвы происходит до и после выхода перемещение, смещение текучести в первую очередь зависит от уступая продольной арматуры, которые произошли в период между 12 и 24 дюйма (305 и 610 мм) перемещения циклов. Следует отметить, что значительного снижения бокового нагрузка не наблюдалось, пока колонна перемещений составил около 9 футов (2,7 м).
В соответствии с рис. 10, максимальный боковой нагрузкой в верхней части причала составляет около 320 KIPS (1423 кН), что существенно меньше, чем номинальная мощность сдвига пристани (V ^ п ^ к югу) рассчитываются с использованием Колтранс сейсмических Дизайн критериям (Калифорнийский отдел транспорта 1999) в качестве номинального сильные материала. Это согласуется с ожидаемыми и наблюдаемое поведение на флагштоке конфигурации, в которой доминируют изгиб поведения. Максимальный осевой нагрузкой в верхней части причала составляет примерно 1 / 2 от приложенного боковой нагрузки, или 150 KIPS (667 кН). Таким образом, на первом линии, максимальная пирса осевой нагрузкой 150 KIPS (667 кН), а также колонки собственный вес приблизительно 170 KIPS (756 кН), на общую сумму осевой нагрузки 320 KIPS (1423 кН), или только 0,013 (^ ^ к югу г е '^ с ^ к югу). Такой сравнительно небольшой осевой нагрузки в соответствии с уровнями ожидается мостов Колтранс с пирса-колонны, где Pmax / (Agfc '), как правило, меньше, чем 0,05, следовательно, результаты тестирования и отказов для испытания образца не неблагоприятно влияют на Установка испытания ..
Взаимосвязь между циклической боковой нагрузки и топ-ofcolumn перемещения (то есть петли гистерезиса), показана на рис. 11 для циклов примерно в 0,5, 1,0 и 2,0 Эти петли гистерезиса показать почти линейного отклика, с относительно небольшими гистерезисного затухания амплитуд перемещений меньше, чем доходность перемещения, однако значительное нелинейность при больших перемещениях. Значительные изменения в жесткости наблюдаются примерно от 3 до 4 дюймов (75 мм до 100 мм) из-за растрескивание бетона при растяжении, и по доходности перемещению приблизительно 18 дюймов (0,38 м) в связи с выходом в продольной арматуры Мол, которая произошла под землей линии.
Как отмечалось ранее, мол / почвы поведения в начальных циклах-видимому, близка к линейной. На 9 дюймов (230 мм) смещение уровня, динамики процентных ставок произошло между пирсом и почвы на земле линию. Как будет показано в дальнейшем, максимальной кривизны в пирс на этих малых перемещений вблизи наземной линии. При перемещениях за урожай, но до потери боковой нагрузкой, почвенно-пирс гэпинг увеличилась и пассивными клинья (то есть, клинья почвы прилегающих к причалу в состоянии пассивного давления Земли, что означает сдвиг провал грунта вдоль наклонной основание клина) постепенно формируется по обе стороны от пристани. Бетонные трещины шириной также постепенно увеличилось, и при перемещении между 2 и 9 футов (0,6 на 2,7 м), растрескивание покрытия конкретных произошло. Нелинейность боковой нагрузки ответ на этих больших перемещений свидетельствует петли гистерезиса на 39 дюйма (0,9 м) амплитуда смещения (рис. 11). Состояние колонке чуть выше наземной линии показана на рис.
12 для перемещения уровнях 0,5, 1,0, 2,0 и 4,0 До выхода подкрепление, не наблюдалось отслаивание и остаточной ширины трещин при нулевом боковые нагрузки были незначительны. Значительное место отслаивание конкретные для перемещения уровнях 2,0 и 4,0 Максимальная кривизны в этих больших прогибов отображаются следующим образом происходят приблизительно между линией наземного и глубине от 4 до 5 футов (1,2 м до 1,5 м). Как показано на рис. 13, провал поверхности для пассивного клина в почве были прослежены на эту глубину после завершения тестирования. Наклона клина пассивного отказа от горизонтальной поверхности составляет примерно 31 градусов ..
Пьер-столбец ущерба
Выраженная ущерб пристани, что привело к значительной потере боковой нагрузкой, произошло во время второго цикла на 9 футов (2,7 м) перемещения уровне. Как отмечалось ранее, этот ущерб был в центре от 4 до 5 футов (1,2 м до 1,5 м) под землей линии в месте наибольшей кривизны. Такое расположение структурных повреждений является побочным продуктом взаимодействия почвенно-структуры и загрузки применительно к валу. Жестче и сильнее почва будет стремиться повернуться уступая дальше вверх по пристани к первой линии, в то время как мягкая почва будет двигаться приносит вниз. Кроме того, в момент, связанный с флагштока конфигурации стремится двигаться приносит до пристани относительно случае момент нет никаких оснований линии (то есть фиксированная головой или нет первом случае линия вращения).
В пластическом шарнире региона, структурные последовательности произошел сбой в следующем. В первой половине цикла, по-видимому, что в регионе приносит пристани, давление, оказываемое на обручах на продольных балок, пытаясь пряжкой в результате разрушения одной или двух обручей. Разрушение обручи позволило продольных балок с пряжкой, однако нагрузка не падает заметно, как сжатие в продольном стали существенно не влияет на данный момент мощность сечения. В последующие половине цикла, когда пряжками баров были помещены в напряжении, они перелом (рис. 14) и грузоподъемность упала примерно до 30 KIPS (133,5 кН), или примерно 10% от максимального значения около 320 KIPS ( 1423,5 кН), измеренной в предыдущем полупериоде. Образец был подвергнут дополнительной половины цикла перемещения, в результате разрушения продольных балок, на другой стороне колонны. Почва раскопок выяснилось, что 28 из 36 продольной арматуры было пряжками и конкретные было подавлено через клиновидную зоны, как показано на рис.
Колонка перемещения профилей
Боковое перемещение наземных колонке измерялась с помощью съемки тахеометром. Измерения прямые показания бокового смещения колонны в зависимости от высоты. Рисунок 15 показывает боковое смещение от высоты колонны на 0,5, 1,0 и 2,0 Измеряется первом линия бокового смещения используются в качестве граничного условия при расчете подземных профилей перемещения. Эти подземные профилей, которые имеют решающее значение для оценки эффективного взаимодействия свойств почвы весной мол, оцениваются на основе анализа кривизны и наклона данных др. Джаноян и др. (2001).
ИНФОРМАЦИЯ О РАЗДЕЛ кривизны
Чтения инструментов, используемых для оценки кривизны (то есть, волоконно-оптические экстензометры [FOS], экстензометры [Ex], и Инклинометры [IN]) были на пике каждого цикла перемещения, а также для перемещения больше 9 дюймов ( 229 мм), на три "останавливается" в 1 / 4, 1 / 2, и 3 / 4 пика амплитуды перемещения. Кроме того, три остановки были сделаны во время разгрузки образца к нулю перемещения. Некоторые из этих документов имеют ограниченный круг, по которому они могут точно обеспечить чтениях. Таким образом, данные были рассмотрены с целью оценки их работы за весь спектр прикладных топ-оф-столбец боковых смещений, и только данные судить надежной представлены в настоящем документе. Полную инвентаризацию собранных данных, включая данные признаны недостоверными, представлены в др. Уоллес и др. (2001) и Джаноян (2001).
FOS и EX документы были размещены на противоположных сторонах нейтральной оси изгиба, чтобы осевой деформации оценкам на основе этих документов могут быть использованы для расчета разделе кривизны. Как описано ранее, FOS были установлены недалеко от крайних волокнах пирса над своей полной высоты, а для нижних 12 футов (3,7 м) в колонке раздела. Наборы датчиков EX были установлены как внутри, так и арматурных каркасов на полпути между тяжести пирса и арматурных каркасов. Средняя кривизна профилей из данных EX были рассчитаны на пристани диаметра с использованием наименьших квадратов на данные, полученные из четырех датчиков. EX показания датчиков, предоставленных кривизны от земли-лайн на глубину 16 футов (4,9 м).
Инклинометр документы предусматривают меры по склону на глубине г [е (г)], которая может быть использована для вычисления средней кривизны вдоль пирса путем деления калибровочной длины 11 В используемом по высоте пристани.
Кривизны профиля оценивается от FOS, EX, а также датчики синтезируются на рис. 16 тянет на пристани как в западном и восточном направлениях перемещения уровней, соответствующих примерно 0,5, 1,0 и 2,0 В результате распределения кривизны достаточно последовательной из трех избыточных наборов данных. Не один набор данных, обеспечивает неизменно высокое или низкое чтения кривизны по сравнению с другими. Кроме того, данные за кривизны тянет пристани как в горизонтальном направлениях почти симметричны.
Кривизны профилей для последовательного набора датчиков (например, FOS) показывают, что при малых амплитудах смещения (например, перед выходом), максимальная кривизна происходит вблизи наземной линии. При больших перемещений (то есть, postyield), потеря FOS проводит оценку глубины максимальной кривизны несколько неточным, хотя это и глубины, как представляется, между линией и землей приблизительно от 4 до 5 футов (1,2 м до 1,5 м) под землей- линии.
Наличие подробных данных, таких как колонна боковых профилей перемещения, в верхней части колонки боковые нагрузки от бокового смещения, а также причал под землей кривизны линии, а также достоверность данных, обеспечивает обширный набор данных, которые могут быть использованы для оценки моделирования и проектным требованиям.
Сравнения с АНАЛИЗ
Раздел момент соотношение кривизны
Изгибной жесткости железобетонных разделе Е. нелинейно и зависит от кривизны разделе [прямо фи]. Момент кривизны отношения (секущий модуль которого EI) может быть оценена инженерных моделей, а также из данных полевых испытаний.
Данные, собранные для испытания материалов для арматурной стали и бетона, используемых в momentcurvature анализ разделе, используя раздел программы анализа (Уоллес 1992). Материалы для связи, используемых для анализа, сравниваются с данными, полученными для испытания материалов на рис. 4 и 6. Влияние обруч подкрепления конкретных напряженно-деформированное отношение было получено с помощью соотношения, предложенной в парк и др. (1982), изменение к ответственности за повышение эффективности обруч подкрепление, то есть мультипликатор два был применен объемный коэффициент поперечной арматуры. Рассчитывается момент соотношение кривизны на участке пристань испытания показано пунктирной линией на рис. 17.
Момент кривизны (M-[прямой фи]) отношений может быть выведено из поля данных путем сопоставления измерений [прямой фи] к известным значениям M в соответствующих точках вдоль образца. Идеальное расположение первой линии, где M Известно, однозначно. Наземные линии кривизны была получена в приборах. Кроме того, кривизны 2 м (0,6 м) над и под землей Онлайн оценивались по FOS и на глубине 1 м (0,3 м) под землей строки из данных EX. Моменты в соответствующих местах, были рассчитаны как сумма боковые нагрузки в верхней части столбца, умноженного на высоту до центра длина инструмента колеи (40 футов [12,19 м]), применяются осевые нагрузки в верхней части столбца, умноженного на боковое перемещение (то есть момент, связанный с P ^ югу осевой ^-
Как говорилось ранее, учитывая относительно низкий уровень максимальной осевой нагрузкой в верхней части пирса, как только вклад, связанный с осевой нагрузкой является относительно небольшим, за исключением больших перемещений. Например, на боковое перемещение 2 колонны составляет приблизительно 0,06 ..
У земли онлайн M-[прямой фи] отношений, вытекающих из этих экспериментальных данных построены с дискретным символы на рис. 17. Аналитические отношения, основанные на среднем материала stressversus и деформаций получены из материалов тестирования сравнивает очень выгодно отличается от экспериментальной зависимости во всем диапазоне данных. Жесткость до и после выхода продольной арматуры хорошо, получены с помощью аналитической модели, хотя урожай момента (момента выхода перемещения) и после выхода момент силы немного менее точным. Отношения, полученные из экспериментальных данных немного низко для кривизны превышает 0.004/in. (0.01/mm), возможно, из-за влияния циклического нагружения (например, связь скольжения), в котором было отмечено, приведет к несколько ниже продольной арматуры деформации растяжения, чем прогнозировалось с моделью плоского сечения структурных секций стены (Thomsen и Уоллес, 2004 ).
Нагрузки отклонения отношения
Аналитические исследования прогиба от нагрузки отношение субъекта пирса колонки были произведены др. Lermitte и др. (2002). Эти исследования проводились с помощью пучка по нелинейным Винклер Foundation (BNWF) анализа с использованием исследований код Opensees (<a target="_blank" href="http://opensees.berkeley.edu/" rel="nofollow"> http:/ / opensees.berkeley.edu / </ A>). Метод BNWF требует ввода отношений между боковыми сопротивления почвы на единицу длины р и складывать боковые отклонения Ю. Американский институт нефти (API) опубликовал руководящие принципы для построения отношений ру (American Petroleum Institute 1993), и API для жестких рекомендаций ру глины кривых (на основе Риз и Уэлч [1975]) были использованы в анализах Lermitte и др. . (2002) наряду с трилинейной подходит для предварительного отношения ру, полученных от полевых испытаний "Аль Джаноян и др. (2001). С точки зрения проектирования, наиболее значимыми из этих анализов BNWF расчетов с использованием кривых API ру, так как этот метод анализа представляет собой современный стандарт-оф-практики для анализа и проектирования буровых опор ..
Рис 18 () представляет собой сопоставление экспериментальной зависимости прогиба от нагрузки с прогнозируемыми отношения с монотонной анализа с использованием Opensees (BNWF анализа с использованием API жесткой глины ру кривые) и экспериментальные M-[прямая связь фи] показано на рис. 17. Хотя конечной боковой несущей способности системы составляет примерно правильно, начальный модуль предсказал кривых слишком мал (примерно на 50% меньше). Аналитические модели, используя предварительные экспериментальные кривые ру захватывает топ-оф-столбец боковой нагрузки и боковое смещение отношения до выхода достаточно хорошо, хотя боковые нагрузки в диапазоне postyield переоценить. Исследования др. Lermitte и др. (2002) показывают, что корреляция в postyield диапазон может быть улучшено, если циклического анализа с зазором и перетащите поведения включены в модель.
Аналитически получены момента и кривизны профиля по высоте пирса колонке показаны на рис. 18 (б), а также измерять кривизну значения для 18 дюймов (0,46 м) верхний уровень перемещения. Рис 18 (б) показывает, что пик момента и, таким образом кривизны для кривых API ру, происходит на глубине под землей линию примерно от 7 до 8 футов (2,1 до 2,4 м), или примерно 1.25D (D = диаметр пирс ). Эта глубина больше, чем глубина на вершину кривизны, измеряемые в ходе эксперимента, который составляет примерно от 0 до 2 м (от 0 до 0,6 м) на этом уровне перемещения. Результаты анализа с использованием экспериментальных кривых ру матч расположение и величина пика кривизны относительно точно. Таким образом, представляется, что ру API кривых недооценивать жесткость и конечной сопротивления грунтов вблизи поверхности земли.
Развитие более представительным ру отношений имеет важное значение для улучшения нашей способности модели и конструкции пирса-columnsoil системы, особенно в исполнении проектирования на основе формата. Детальное исследование реакции ру почвы, а вытекает из кривизны данных и улучшенные модели включения нелинейных ру поведения, в аналитических исследований, выходящих за рамки данной статьи, однако, первый вопрос рассматривается в предварительном порядке на Джаноян и др. . (2001) и также является предметом постоянных исследований. Предварительные работы по второй теме представлен др. Lermitte и др. (2002) и др. Taciroglu. (2003).
Пластическим шарниром расположение и протяженность
Кривизна профилей по высоте пирса колонки были представлены на рис. 16. Как показано на рис. 17, раздел урожайности происходит примерно [прямой фи] = 10 ^ -4 SUP ^ / дюйм (0.00254/mm). Это обычная практика использовать пластиковые петли модели для учета влияния сосредоточены нелинейных изгибных деформаций (вращение) на члена поведения (например, сослаться на УВД 32-1 [прикладным технологиям Совета 1996]), то есть пластиковые вращения ^ к югу р рассчитывается как
где [прямой фи] ^ к югу и ^ является конечной кривизны, [прямой фи] ^ у ^ к югу является выход кривизны, и я к югу ^ р является пластиковая петля длиной. Пластического шарнира длины откалиброван таким образом, чтобы величина пластической вращения получены с помощью пластиковой петли модели равна, что в регионе приносит члена в стадии рассмотрения. Уступая региона определяется как длина, на которой кривизна пирса превышает доходность кривизны [прямой фи] ^ у ^ к югу. На основании данных измеряется кривизны, в два раза смещение текучести, уступая регионе сосредоточена на глубине от линии наземного и приблизительно от 4 до 5 футов (1,2 м до 1,5 м) и кривизной распределение выше и ниже петли почти симметричны. Уступая происходит между примерно 10 футов (3,0 м) над землей в сети и 12 футов (3,7 м) под землей он-лайн. Существующие модели, основанные на неупругом параметрического анализа piercolumns CIDH предположить, что петли должны будут форму на глубине около 0,7 диаметров пирса под землей (Budek и др..
2000; Пристли и др.. 1996), что соответствует глубине около 4 футов (1,3 м) ниже поверхности земли. Это предсказание разумно согласуется с наблюдаемым центре петли из испытанных образцов ..
Пластического шарнира длины можно оценить из экспериментальных данных, как следует
л ^ к югу р = ^ к югу [прямо фи] г ^ / ([прямой фи] ^ к югу и ^ - [прямой фи] ^ югу у ^) (2)
где ^ к югу [прямо фи] г = районе между кривизной профиля и линией, проведенной на уровень доходности кривизны [прямой фи] ^ ^ к югу у = 10 ^ -4 SUP ^ / дюйм (0.00254/mm). На смещение уровня в два раза доходность, пластический шарнир длины на основе уравнения. (4) составляет около 8,7 футов (2,7 м) на восток тянуть и 9,6 футов (2,9 м) на западе тянуть. Пластического шарнира длины получить от кривизны данные можно сравнить с длиной полученных с помощью широко используется отношений, таких, как рис. От 6 до 11 АТС-32-1 (по прикладным технологиям Совета 1996) и чай и Хатчинсон (2002). В этих отношениях, петля длиной была получена на основе кинематики теоретических эквивалентной консольные представление системе "почва-пристань
... (3)
где л ^ к югу = выше высоты столба земли (40 м), л ^ м к югу = глубина максимального момента (приблизительно от 4 до 5 футов [1,3 на 1,6 м]), Используя оба рисунка УВД и уравнения. (3), пластиковые петли длиной 8 футов (2,4 м) вычисляются. Напоминая, что в пластическом шарнире длины, полученных из тестовых данных 8,7 до 9,6 футов (2,7 на 2,9 м), прогнозы на основе моделей, как представляется, достаточно хорошо.
Таким образом, для испытания системы мол-колонка почвы, существующих отношений обеспечить достаточно точные прогнозы и тяжести глубина и распределение неупругих кривизны измеряется в ходе испытания.
РЕЗЮМЕ И ВЫВОДЫ
Результаты представлены на боковой нагрузочных тестов проводится на CIDH пробурили пирсе колонки диаметром D = 6 футов (1,8 м), подземная глубиной 48 футов (14,6 м), высота колонны = 40 футов (12,2 м). Почвенные условия в месте состоят частично насыщенных жесткой глины, S ^ и ^ к югу [приближенных] от 3 до 4 КСБ (от 21 до 14 МПа) с редкими песчаными слоями. Пирс был тяжело настраивается под землей, чтобы получить в пределах пирса измерения наклона и кривизны. Данные были собраны во время displacementcontrolled, медленно обратном циклических испытаний.
Во время полевых испытаний, мол колонки уступил смещение Нагрузка продолжала перемещения уровнях около 6 путем разрушения обруч и продольного изгиба бар на глубине приблизительно от 4 до 5 футов (1,2 м до 1,5 м). Избыточных мер раздела кривизны от И.Н., FOS и EX датчики указали последовательной кривизны профиля, указывая, что достоверные данные были собраны в ходе испытания. Тест содержит подробные измерения кривизны избыточных данных для крупномасштабного пирса-колонны, которая может быть использована для обеспечения интервалов неопределенности на экспериментально полученные весной модели для бокового сопротивления почвы (например, Джаноян и др.. 2001).
Анализ минуту против кривизны данные показывают, что изгибной жесткости до и после выхода продольной арматуры хорошо предсказывает разделе анализ, основанный на среднем материала стресс-против-обострять отношения полученные в ходе испытаний. Раздел анализ показал, получить немного больше сил, чем postyield полученные в ходе испытания. Предсказал нагрузки перемещения родство с использованием API ру отношения у пирса колонки слишком низкого уровня модуля по сравнению с тестовыми данными до выхода перемещения, однако конечной нагрузки достаточно хорошо предсказать. Нижняя система жесткости объясняется предвзятость в нелинейных отношений ру обычно используется для дизайна, а также привели в большую глубину пик момента и кривизны, чем наблюдается от тестовых данных. Эти результаты свидетельствуют о необходимости улучшения отношений ру и моделирования вариантов, с тем чтобы на основе оценки выполнения дизайн пирса колонки системы. Результаты анализа полученных с помощью ру отношений оценить эксперименты показывают, что существенно улучшить результаты анализа могут быть получены с улучшенными ру отношений.
Авторы
Исследования, описанные в этом докладе была проведена при финансовой поддержке Колтранс, научный Контракт № 59A0183, с С. и А. Уиттен Shamsabadi, поскольку контракт мониторов и Р. Зелинского, поскольку контракт менеджера. Финансовой поддержке Колтранс с благодарностью признана. Авторы хотели бы выразить признательность за помощь в этой исследовательской работы студентов UCLA, в том числе D. Уанг, J. Кент, М. Мерфи, Т. Niebla, Н. Tungkongphanit, Д. стекла, Н. Эндрюс, М. Moyneur. Авторы также выразить признательность за помощь и поддержку Б. Кук и Дж. Агостино из Гб Кук, Inc Малколм бурения, Р. Леонард, Грегг in-situ,
Ссылки
ACI Комитет 336, 1993, "Проектирование и строительство бурения Пирс (ACI 336.3R-93)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 30 с.
ACI инноваций Целевая группа 1, 1999, "Критерии приема на момент Рамки на основе структурных Тестирование (ACI ITG1.1/T1.1-99)," Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 9 с.
Американский институт нефти, 1993, "Рекомендуемая практика по вопросам планирования, проектирования и строительства морских стационарных платформ Рабочая Стресс Дизайн", 20 Edition, RP 2А-WSD, Вашингтон, округ Колумбия, 191 с.
Прикладных технологий Совета, 1992 год, "Руководство для циклических испытаний сейсмических компоненты стальных конструкций," Доклад АТС-24, прикладным технологиям Совета, Редвуд Сити, Калифорния, 57 с.
Прикладных технологий Совета, 1996 год "Совершенствование критерии сейсмостойкости в Калифорнию, мосты предварительных рекомендаций," Доклад АТС-32-1, прикладным технологиям Совета, Редвуд Сити, Калифорния, 57 с.
Ашур, M.; Норрис, Г. и пилинг, П., 1998, "Боковая загрузка Пайл в слоистых почв использованием штамма Клин Модель" Журнал Инженерно-геологические и инженерно Геоэкологические, ASCE, В. 124, № 4 , с. 303-315.
Ашур М., Норрис, Г., 2000, "Моделирование Боковые Ответ почвенно-Пайл, основанных на взаимодействии почвенно-Пайл," Журнал Инженерно-геологические и инженерно Геоэкологические, ASCE, В. 126, № 4, с. 420-428 .
Ашур, M.; Норрис, Г. и пилинг, П., 2002, "Штамм Клин Модель Возможность анализа поведения сбоку загружено Изолированные свай, бурения Валы и Свайные группы" Журнал Инженерно-геологические и инженерно Геоэкологические, ASCE, V . 128, № 4, с. 245-254.
ASTM C 39-93A, 1994, "Стандартный метод испытаний для Прочность на сжатие цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 5 с.
ASTM C 496-96, 1996, "Стандартный метод испытаний для расщепления прочности на растяжение цилиндрических образцов бетона", ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 4 с.
ASTM D 3966-90 (1995), 1995, "Стандартный метод испытаний для свай под боковым нагрузкам," ASTM International, Запад Коншохокен, Пенсильвания, 15 с.
Budek, AM; Пристли, MJN и Бенцони, Г., 2000, "Неупругие сейсмического отклика мост Сверленые-вала RC Пайл / Columns" Журнал зданий и сооружений, В. 126, № 4, с. 510-517.
Калифорнийский департамент транспорта, 1999 ", Колтранс критерии сейсмостойкости, Ver. 1,1", Сакраменто, Калифорния, 115 с.
Чай, YH, и Хатчинсон, TC, 2002 ", при изгибе прочность и пластичность расширенных Пиле-Валы, II: экспериментальное исследование" Журнал зданий и сооружений, В. 128, № 5, с. 595-602.
Джаноян, К., 2001, "Взаимодействие между почвой и полномасштабной бурения вала под нагрузкой циклических Боковые", кандидатскую диссертацию, Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет Калифорнии, Лос-Анджелес, Калифорния, 202 с.
Джаноян, K.; Стюарт, JP и Уоллес, JW, 2001, "Анализ ру кривых с поперечной испытаний большого диаметра вала бурения в жестких Клей", бумаги 5 - 105, 6 Колтранс сейсмических Дизайн семинара, Сакраменто, Калифорния , 13 с.
Lermitte, SP; Джаноян, K.; Стюарт, JP и Уоллес, JW, 2002, "Экспериментальная и аналитических исследований натурных бурения вала колонны моста," Бумажный 00149, Труды 7-й Национальной конференции США по сейсмостойкого строительства, Бостон , Масса, 10 с.
Митчелл, К., 1993, Основы почвы Поведение, 2-е издание, М. Джон и сыновья ", Нью-Йорк, 437 с.
Норрис, М., 1986, "Теоретически основании BEF сбоку загружено Пайл анализа", Труды 3-й Международной конференции по численным методам в оффшорных свай, Editions Technip, Париж, с. 361-386.
Парк, R.; Пристли, MJN и Джилл, WD, 1982, "Пластичность квадратного замкнутых железобетонные колонны," Журнал структурного подразделения, ASCE, В. 108, № 4, с. 929-950.
Пристли, M.; Seible, F.; и Кальви, Г., 1996, сейсмическая Дизайн и модернизацию мостов, John Wiley
Риз, L., и Уэлч, Р. 1975, "Поперечная Загрузка глубокого Фундаменты на жестких Клей" Журнал геотехнической Отдел инженерия, ASCE, В. 101, № GT7, с. 633-649.
Робертсон, К., 1990, "Классификация почв использования КПП" Канадский Геотехническое Journal, Оттаве, Канада, V. 27, No 1., С. 151-158.
Taciroglu, E.; Rha, C.; Стюарт, JP и Уоллес, JW, 2003, "Робастное численных моделей для циклических Ответ Колонном Встроенные в почве", Труды 16-й конференции "Инженерная механика", ASCE, Сиэтл, Вашингтон, 8 с.
Томсен IV, JH, и Уоллес, JW, 2004, "Смещение основе дизайна со скромными RC Структурные Стены-экспериментальной проверки," Журнал строительной техники, ASCE, В. 130, № 4, с. 618-630.
Уоллес, J., 1992, "BIAX, Пересмотр 1: компьютерная программа для анализа железобетонных секций, Доклад № CU/CEE-92/4, строительной техники, механики и материаловедения, Clarkson University, Потсдам, 52 стр. .
Уоллес, JW; Фокс, PJ; Стюарт, JP; Джаноян, K.; Цю, T.; и Lermitte, S., 2001, "Циклические Большой Тестирование Прогиб вала Мосты, части I-Справочная информация и результаты полевых испытаний," Доклад в Калифорнию, министерство транспорта, декабрь, <a target="_blank" href="http://cee.ea.ucla.edu/CT-foundations/" rel="nofollow"> http://cee.ea. ucla.edu / CT-фондов / </ A>.
Входящие в состав МСА Кероп D. Джаноян является доцент кафедры гражданского строительства на Кларкстон университет, Потсдам, штат Нью-Йорк Его научные интересы включают в себя почвы структуры взаимодействия, фундаментостроения, мостостроения, лабораторных и полевых измерений структурных мониторинга состояния здоровья, а также датчик развития.
Джон Уоллес, ВВСКИ, профессор гражданского строительства в Университете Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA), Лос-Анджелес, Калифорния Он является членом комитетов МСА 318, структурные конструкции здания Кодекса; 318-H, сейсмических положения (Железобетона кодекса здание); 335, композитный и гибридных структур; 369, сейсмическая ремонту и реконструкции; 374, производительность основе сейсмических Дизайн бетонных зданий, E 803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE Комитет 352, суставы и Соединения в монолитных бетонных конструкций. Его исследовательские интересы включают реагирования и проектирование зданий и мостов землетрясения действия, лабораторных и полевых испытаний конструктивных элементов и систем, а также структурных мониторинга здоровья населения.
Джонатан П. Стюарт профессор гражданского строительства в Лос-Анджелесе. Его исследовательские интересы включают геотехнической инженерии землетрясений акценты на сейсмических взаимодействия почвенно-структуры, сейсмическое колебание грунта характеристик, сейсмических сжатия уплотненных почв заполнить и почвы сжижения.