Структурные Тестирование новых причалов Ист Бэй Скайуэй

В настоящем документе рассматриваются два проверка концепции тестов, проведенных в 1 / 4 шкалы типичных полые, прямоугольные, железобетонная эстакада предназначена для поддержки новых Ист Бэй Скайуэй структуры в Сан-Франциско-Окленд Бэй Бридж. Тест единиц были загружены в соответствии с квазистатического, полностью отменено, циклические истории загрузки, чтобы имитировать "сила-смещение ответ прототипа пирса при сейсмических сил. Оба теста выдержали неупругих деформаций больше, чем ожидалось в связи с 1500-летней регулирующие проектное землетрясение в Бэй-Бридж. Исходя из результатов обоих тестов, структурных деталей, таких как архитектурного бетона и поперечное армирование были улучшены для повышения конструктивности и сервис на уровне предприятий. В настоящем документе рассматриваются три различные подходы к оценке экспериментальных пластического шарнира длины и демонстрирует неоднозначность в оценке присущих сила-смещение поведение таких опор в зависимости от деформации основе сейсмических критериев.

Ключевые слова: неупругих деформаций, мол, пластиковые петли.

(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Структурные компоненты новой Сан-Франциско-Окленд Бэй Бридж (SFOBB) Ист Бэй Spans1 которые, как ожидается неупруго деформироваться под сильным землетрясением были подвергнуты проверка концепции испытаний Чарльз Ли Пауэлл лаборатории в Университете Калифорнии, Сан-Диего . Эти квази-статических, полностью отменил циклические структурные испытания были призваны продемонстрировать, что основные структурные компоненты мост может выдержать неупругих деформаций, сверх тех, которые ожидают от 1500-летнего периода возврата землетрясения либо San Andreas или Хейуорд Неисправности. Другие компоненты мост, таких, как изогнутый шапки и кучу шапки были разработаны в соответствии с проектной мощностью principles2 оставаться упругой ходе таких землетрясений.

В настоящем документе излагаются основные из структурных испытаний два почти идентичных 1/4-scale причалов Скайуэй подвергаются полному устранению циклического нагружения. Это подчеркивает покрытия в первую очередь отношения между испытаний и разработки фактической опоры моста, сосредоточив внимание на срез, распространение пластичность, и сколов при частые землетрясения (СБОР) нагрузок. Они включают в себя некоторые числовые данные в соответствующих случаях к таким вопросам, как распространение пластичности и циклического нагружения. Подробная информация на обоих тестов, включая тест проектирования, строительства, установки, приборы, замечания по растрескивания и сколов, а также измерения из более чем 400 каналов на каждом тесте представлены в номер 3. Первый тест, известный как тест продольной пристани (LPT), была загружена только в продольном направлении моста. Второй тест, известный как тест диагональных пристани (КДС), был загружен в мост продольном направлении, в поперечном направлении моста и двуосно в различных комбинациях этих направлений. Прототип Мол, изображенной на рис.

1, является типичной для большинства причалов поддержки Скайуэй. В дополнение к поддержке новых SFOBB Ист Бэй Скайуэй, эти типы полых прямоугольных опор с сильно ограничены элементов углу поддержку нового третьего Карквинес пролива моста и нового Второй Бенишия Мартинес мост в Сан-Франциско, Bay Area. Таким образом, эти две крупномасштабные испытания были завершены как проверка концепции испытаний и в качестве части более широкой программы фундаментальных исследований на сейсмические характеристики полых прямоугольных piers.4 литературы 5 и 6 обсудить результаты этой исследовательской программы, связанные с распространением пластичности, деформации пределов, "сила-смещение характеристики и мощность сдвига полых прямоугольных опор с замкнутых угловые элементы ..

Уменьшение массы этих опор, делая их полых уменьшает их вклад в сейсмических нагрузок на мосту. Поскольку граничных элементов в таких опор выступают за подключение стен, повреждение в зоне сжатия пирса ограничиваться только наиболее ограничивается регионах пристани. Кроме того, вертикальные линии, тени в результате острых углов создать сильное визуальное впечатление и сделать причалов появляются стройные. Наконец, гибкостью в виде полого, прямоугольные сечений позволило разработчикам моделировать форму опор Скайуэй после башни подвесному мосту себя, поддерживая тем самым последовательным визуальный ритм всей Ист Бэй перехода.

Размер и сложность этих опор моста поднял вопросы, связанные с их сейсмической деятельности. Скайуэй Дизайн Criteria7 Предполагается, эквивалентную длину пластического шарнира, которые были получены на основе поведения простых круглых и прямоугольных опор моста. Эта формулировка была, таким образом, не ясно, относится к более сложным Скайуэй опор. Анкоридж детали для поперечных баров внутри элементы напряженности границы существенно осложняет строительство причалов, поднимая вопрос о том, концы поперечных баров можно оставить прямо. Наконец, только при наличии соответствующей подробно может архитектурного бетона в опорах быть отказано в соответствии откола даже умеренных землетрясений. Эти детали, разработанных в ходе тестирования, для поперечной арматуры и архитектурного бетона, были включены в окончательный проект моста.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Пирс поддержка трех новых мостов потери в Сан-Франциско, Bay Area выполнены в виде полых прямоугольных опор с сильно ограничены элементов углу. Сейсмические характеристики этих опор ранее не исследовались достаточно подробно для проверки проектных предположений. В настоящем документе представлены результаты тестирования из полых прямоугольных опор подвергаются квазистатических, полностью отменено, циклические двухосных требования. Эта статья общается моменты этих проверка концепции испытаний, обсуждаются последствия их результатов по разработке Ист Бэй причалов Скайуэй и отсылает читателей к пакет документов, обсудить их поведение более детально.

Прототип и 1/4-SCALE ЕДИНИЦ TEST

Гибридный прототип мол выбрали для тестирования воспроизвел высоту Скайуэй Пир E9E, чьи пропорции приближается среднем для всех причалов, а также раздел геометрии Скайуэй Пир E15E от 85% дизайн представленню (см. рис. 1). Создание таких гибридных заверил, что причалы могут быть проверены на 1/4-scale и что поведение тест единиц составляют большинство причалов Скайуэй в сейсмического отклика. Эта шкала была создана в маленьких масштабах, которые по-прежнему разрешено использование строительных материалов с механическими свойствами, аналогичными тем, которые используются в прототипе.

Блок ДПТ изображен на рис. 2. Началах пирс был прикреплен к полу в лаборатории с помощью после натяжения баров. По 85% дизайн, стали сокет был брошен в основу, чтобы помочь силу передачи. Нагрузки были введены в пробную устройство через сильно натянутой после нагрузки незавершенная в верхней части причала.

Вместо проведения натурных испытаний на отдельных опорах, отобранных из Ист-Бэй Скайуэй, этот тест программы, разработанной обобщенной модульного тестирования, результаты которого были сопоставлены с трехмерных нелинейных конечных элементов models.3, 8 После калибровки, эти модели могут быть использованы для прогнозирования поведение других пирсов в Скайуэй. Основные требования для обобщенного единичного испытания были, что он ляжет пластических шарниров в продольной и поперечной нагрузки и что он не преминул при сдвиге. В продольной нагрузки, испытание единиц были направлены на форму петли как на верхней и нижней части четкого службы. В поперечной нагрузки, испытание единиц были направлены на форму петли всего в нижней части четкого службы. Испытание блок поперечной арматуры был разработан с учетом, в общем, поперечных дизайн укрепление типичных пирса Скайуэй.

Потому что Пьер E9E имел высоту (28,1 м [92 футов, 3 дюйма]), что было примерно в два раза выше Пир E15E (14,1 м [46 футов, 3 дюйма]), поперечный стали из раздела E15E была масштабной в соответствии с отношение V ^ к югу S ^ / V ^ и ^ к югу, где V ^ S ^ югу равно сопротивление сдвигу предоставляемый поперечной арматуры, а также к югу V ^ и ^ равна конечной спроса сдвига на элемент. Исследовательская группа намеренно дизайн поперечной простой подкрепление для того, чтобы подчеркнуть тот факт, что испытания не были единицы макеты конкретных пирса, а обобщенные модели, которые были построены и испытаны для калибровки модели конечных элементов.

На рисунке 3 показана сечения, что является общим для обоих тестовых блоков с размерами и арматурой. Модульного тестирования сечения в каждом из них валовой конкретной области к югу ^ г = 1,77 м ^ 2 ^ SUP (2740 дюйма SUP ^ 2 ^). Пластических зон в верхней и нижней части опор были заключены в большей степени, чем midheight зоны. Верхней зоне пластического 1372 мм (54 дюймов) высокого, соответствующие глубине пирса раздел в мостике продольном направлении. Призабойной зоны пластического 2134 мм (84 дюймов) высокого, соответствующие глубине пирса раздел в мостике поперечном направлении.

Число шпал в стену модульного тестирования был значительно уменьшен из числа указанных в 85% дизайна. 85% дизайн призвал к стене шпал на каждом лонжероном в стене вертикально расположенных на расстоянии 100 мм (4 дюйма) в пластических зонах и 200 мм (8 дюймов) за пределами зон пластической деформации. Модульного тестирования был разработан, однако, иметь такой тесной связи стене расстояние только до высоты 254 мм (10 дюймов) над основе. Выше этой связи были расположенные горизонтально на любой другой лонжероном и вертикально на каждой второй поперечной бар, сокращение числа шпал на стену в четыре раза, как показано на рис. 4. Эти меры как то предусмотрено сдержанность в отношении лонжероном выпучивание и снижение заторов в несущие стены.

Три другие изменения в 85% дизайн были протестированы, а затем включены в аналогичной форме в финал Скайуэй дизайн. Хотя 85% конструкции, указанные 90-градусной конце крючки для всех поперечных баров, LPT и ДПТ поперечных баров были разработаны с прямыми концами, повышение конструктивности причалов. В ответ на существенные откола близко к ЦЕНА уровня спроса в LPT, ДПТ была построена специальная детали дизайна архитектурного бетона. Эти данные составили 25 мм (1 дюйм) изоляции разрыв между архитектурного бетона и положение или загрузить пенек, и 180-градусной № 6 (№ 2) деформированных tiebacks включить в углах архитектурного бетона. Рисунок 5 показывает все эти детали. Рис 5 () изображает модульного тестирования в соответствии с 85% дизайн, а на рис. 5 (б) изображает модульного тестирования и с прямой поперечных баров и специальные детали дизайна архитектурного бетона.

В таблице 1 приведены свойства материалов для бетона и стали использоваться как для испытания единиц. В колонке 2 таблицы 1 в этой таблице приведены средние, день-в-тест конкретные цилиндра силы для опор. Столбцы 7 и 8 список приближенных деформаций и жесткости в первую закалки. Налегать на максимальное напряжение во всех барах превышала

Тестовая конфигурация и загрузка

Тест единиц были загружены почти статически в горизонтальном направлении под постоянным осевой нагрузки в соответствии с постепенно увеличивается, полностью отменил циклической модели нагрузки. На рисунке показан изометрических мнения обеих испытания установок. См. ссылку на подробное описание обоих тестовых установок, приборов схем и загрузки протоколов.

Продольная горизонтальная нагрузка была применена через нагрузку рамы два 2000 кН (450 кип) сервоприводом гидроцилиндров, которые были расположены на пристани midheight для того, чтобы деформировать модульного тестирования в двойном изгибов. Для АКДС, поперечной горизонтальной нагрузки был применен четыре 979 кН (220 кип) сервоприводом гидравлических приводов. Осевая нагрузка была применена к испытанию единиц две 2000 кН (450 кип) сервоприводом гидравлических приводов идентичны тем, которые используются для продольной горизонтальной нагрузки. Дополнительные осевой нагрузки обеспечивается двумя 890 кН (200 кип) полые гнезда основных и комбинированные 750 кН (170 кип) вес незавершенная нагрузки и рамы. Общей осевой нагрузки 6090 кН (1370 койка) соответствует осевой нагрузке соотношение P / [функция ^ к югу] 'с ^ ^ к югу г = 0,10 и представлены типичные значения осевой нагрузки отношения в реальной опоры Скайуэй в диапазоне от 0,07

Протокол LPT загрузки как известно, был очень тяжелой истории нагружения в терминах энергии, потребляемой мощностью, превышающей энергии от Бэй-Бридж-регулирующие проектное землетрясение. 3 Четыре первоначального, полностью отменил циклов запуска нагрузки контроля, 1/4F '^ у ^ к югу, 1/2F' ^ у ^ к югу, 3/4F '^ у ^ к югу, и F' ^ у ^ к югу, где ^ к югу F 'у ^ равна силу соответствующих теоретических первый выход крайней продольной арматуры (табл. 2, столбец 1). Остальная часть была проведена проверка в смещении контроля, три цикла каждый на перемещение

Первый выход был рассчитан на основе анализа момент кривизны исследуемого единицу сечения. Когда LPT достигнута первая выхода, измеряемое верхней

... (1)

Идеальный выход силы F ^ югу у ^ (графа 2) была вычислена путем анализа момент кривизны и соответствует силу, при которой ограничивается крайней конкретных волокон сжатия достигнуто стальных волокон достигнуто Экспериментальных упругих жесткость на изгиб K ^ E ^ к югу и идеал F силу выхода к югу ^ у ^ затем были использованы для определения экспериментальных идеальным выходом перемещения

... (2)

ДПТ был подвергнут новой разработанной загрузке протокола, который позволил сравнения ущерб и исполнения в установленные перемещения пластичности уровнях в течение четырех основных осей вращения. В горизонтальном истории перемещения производства проектная группа, несколько причалов Скайуэй показал тенденции к деформации в главных мостов и диагональных направлениях, и в радикальные движения от одного основного направления на другое. На основании этого наблюдения, а также важность изучения распространения пластичности основного и диагональных направлениях, истории нагружения на рис. 7 предложено не было. Эта нагрузка определяется истории перемещений идеальным выходом В позиционное управление, мол, толкнул в продольном направлении, пришла к поперечном направлении (А-С на рис. 7), потянул в поперечном направлении (C до D), отхлынули в продольном направлении (D до F) , а затем один раз в циклическое других диагональном направлении на позиции, G и H.

В истории нагружения установлено, диагонали и диагонали идеальным выходом перемещения Теоретических первый выход момент М '^ ^ к югу ув рассчитан в соответствии с Это был приближенным угол, под которым продольной арматуры первого уступил требованиям горизонтальной нагрузки, как в продольном направлении моста и моста поперечном направлении. Сил в продольном и поперечном направлениях, необходимые для обеспечения колонке момент этой диагонали первый выход Затем были рассчитаны в соответствии со следующими уравнениями.

... (3)

... (4)

После велосипеде F '^ к югу у ^ как в продольном и поперечном направлениях, ДПТ был циклическим F' ^ у ^ к югу в диагональном направлении. 2 приведены теоретические значения силы и перемещения экспериментальных значений, соответствующих каждому направлению DPT. После установления всех идеальных перемещений выход, тест был запущен в смещении контроля.

Критерии проектирования и ПРЕДЕЛЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Калифорнийский департамент транспорта (Колтранс), необходимых SFOBB Ист промежутки, чтобы удовлетворить деформации основе сейсмических критериев эффективности для двух уровней землетрясения: ЦЕНА событие представляет умеренные землетрясения и полной функциональностью, а также просматривать события и представляющие собой большие землетрясения и ремонту ущерба. Эти два события были определены как follows.7, 9

Функциональные землетрясения оценки (СБОР)

ЦЕНА должны быть основаны на спектры 285 - к 300-летнему возвращения равной опасности (вероятностные) мероприятия. Эта плата соответствует 60% вероятности движения грунта не превышали в течение срока службы этих платных мостов, которые считаются около 150 лет.

После землетрясения функциональной оценки, мост будет обеспечивать:

* Полный комплекс услуг почти сразу, и

* Только минимальным повреждением структуры.

Минимальный ущерб по существу означает, упругой производительность и характеризуется:

* Мелкие неупругих реагирования;

* Узкие растрескивание бетона;

* Нет очевидной остаточной деформации, а также

* Мелкие повреждения компенсаторы, которые не влияют на работоспособность моста.

Безопасность оценки землетрясения (ЮВЕ)

ЮВЕ должны быть основаны на целевой спектры реакции. В Сан-Франциско, Bay Area, 85 процентиль спектров камень для максимально допустимое событие соответствует приблизительно 1000 - до 2000 года возвращение период, равный спектров опасности и был выбран в качестве целевой спектров.

После землетрясения оценки безопасности, мост будет обеспечивать:

* Полный комплекс услуг почти сразу, и

* Только ремонту повреждения структуры.

Ремонту повреждения (подразумевает):

* Минимальный ущерб надстройки;

* Ограниченный повреждение причалов, в том числе уступая арматуры и скалывания бетона;

* Минимальный ущерб свай и pilecaps;

* Маленький, остаточной деформации, не мешая работоспособности моста;

* Повреждения швов, а также

* Другие повреждения, не требующие закрытия на ремонт.

Дизайн критериев деформации ограничение, основанное на производительности

... (5)

где к югу сс = ограничивается прочности бетона, рассчитывается в соответствии с номер 10. Кроме того,

Взаимосвязи между кривизной и отклонения для причалов Скайуэй была определена проектная группа в меморандуме к исследовательской группы UCSD. В этом документе предполагается, что допустимое конечной кривизны были основаны на 2 / 3 от конечной деформации материала, перечисленных выше. Эти допустимые конечной кривизны были использованы для интерпретации пластического шарнира длины, и поэтому не вступает в противоречие со штаммом лимитов, установленных критериев проектирования. В этом документе предполагается, что

L ^ югу р = 0.08L 9D югу ^ Ь (6)

где L = промежуток колонке сдвига и Л ^ подпункта б = лонжероном diameter.11 памятки указаны следующие уравнения для перемещений, соответствующих рис. 8.

Для

Продольный

... (7)

Поперечный

... (8)

Команда UCSD исследований предполагается, что деформации сдвига было пренебречь при расчете штаммов модульного тестирования на основе смещения модульного тестирования. Кроме того,

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Рисунок 9 показывает гистерезисного поведения ДПТ как в продольном и поперечном направлениях. По аналогии с LPT, ДПТ осуществляется в основном при изгибе. Кроме того, ДПТ возникало никаких трудностей, сопротивления сдвигу спроса в диагональном направлении. На рисунке 10 показано гистерезисного поведения в изоляции На этом рисунке, нагрузка позиции помечены, чтобы гистерезисных ответ судоходных по отношению к истории нагружения на рис. 7.

Наиболее характерной особенностью гистерезиса ДПТ петли на рис. 9 и 10, снижение нагрузки после диагональной развертки (Load позиции A, B, C или D, E, F). Падение потенциала наиболее значимых для положительных экскурсии в поперечном (B до C) направление и отрицательные экскурсии в продольном направлении (E к F), где испытания подразделение велосипеде добралась из диагональных смещение перемещения в главном направлении. Хотя компоненты перемещения в главном направлении увеличилась, нагрузка значительно сократилось, что свидетельствует, что некоторые из стали, которые были загружены в диагональном направлении, вероятно, разгружается на пути к перемещению в главном направлении. Это свидетельствует о том пути, независимый характер стали арматурного проката осевой деформации при циклическом нагружении. В зависимости от их деформации истории, арматуры может предложить ни больших растягивающих сопротивление, значительно уменьшается сопротивление растяжение, сжатие и даже сопротивление на том же уровне осевой деформации.

В начале LPT, архитектурный бетон spalled на уровне, который был рядом с неудобной ЦЕНА предела. На рисунке 11 показано архитектурного бетона на границе юго-востоке LPT элемент скалывания значительно во время первого цикла в Если предположить, чисто изгибные деформации, перемещения на этом уровне переведены на крайние волокна неограниченном конкретного штамма

В ответ на ранних скалывания архитектурного бетона наблюдается в LPT, изоляции пробелов для архитектурного бетона были представлены в верхней и нижней части пирса DPT. Эти пробелы изоляции были аналогичны тем, направленные на защиту архитектурного бетона в вспыхнула колонны с сейсмической demands.12 изоляции пробелы препятствуют раннего откола в ДПТ и допускается только незначительные вертикальные расщепления в архитектурный бетон. На рисунке 12 показана это расщепление на границе юго-востоке ДПТ элемент в АКДС (см. рис. 14).

Оба испытания единиц осуществляется далеко за пределы возможностей перемещения ЮВЕ требуется Скайуэй Дизайн критериям. До потери устойчивости и разрушения продольных балок, LPT достигли перемещения, который был 2,27 раза больше, чем максимальное перемещение допускается в соответствии с ЮВЕ деформации критериям. После первоначального бар переломы, LPT был один раз, чтобы циклическое перемещение уровне, который был 2,82 раза больше, чем уровень ЮВЕ, теряют силу в связи с дальнейшим лонжероном переломов. Рисунок 15 сравнивает предсказал "сила-смещение кривой, уровня производительности и гистерезисных поведение LPT. Уровень пластичного перемещения выставлены на рис. 15 показывает, что дизайн модульного тестирования был достаточно консервативным в отношении обоих родов и срез.

ДПТ сохранить полную силу через продольные и поперечные экскурсия по югу На этом уровне модульного тестирования достигают максимальных перемещений, превысили определяется в соответствии с критериями ЮВЕ деформации с коэффициентом 1,76 в продольном направлении и 1,72 в поперечном направлении. ДПТ начал из строя в результате потери устойчивости и разрушения в северо-восточной продольной арматуры на граничных элементов продольной арматуры была сломана и жесткости испытаний подразделение значительного ухудшения. В ходе этих окончательных циклов, модульного тестирования и не достигла глобальных критериев отказа в размере 20% потерь в прочности моста в продольном направлении. АКДС первая достигла этого критерия разрушения в поперечном направлении к югу и 2,29 в поперечном направлении.

Рисунок 16 сравнивает измеряется сила-смещение ответы ДПТ с теоретическими характеристиками сила-смещение ". Уровень пластичного поведения свидетельствует эта цифра говорит снова удовлетворительного выполнения модульного тестирования и его консервативный дизайн и детализация по отношению к сейсмическим нагрузкам. Признавая, что продольная составляющая диагональные перемещения была близка к чисто продольного перемещения, возможность модульного тестирования на выполнение покомпонентно за ЮВЕ деформации уровнях в диагональном направлении также поддерживает вывод, что тест был разработан блок консервативно. См. ссылку 3 для обсуждения изменений в смещении потенциала между LPT и ДПТ ..

Оба испытания единиц удалось при изгибе на изгиб и разрушения продольной арматуры. Выпучивания баров были замечены нажать ограничиваясь спирали наружу. В обоих тестовых единиц, некоторые ограничиваясь спирали наблюдались разрушения в местах, где они были очень напряженными из-за потери устойчивости продольных балок. Кроме того, ДПТ спирали наблюдались расширяться в полигональную форму, указав, что их деформация является прямым результатом того, толкнул на внешний изгиб продольных балок. В LPT, продольных балок, наблюдались также в пряжку боком внутри граничных элементов.

Дизайн Критерии ограничения деформации стали основаны на продольных деформаций бар на предел прочности при монотонной нагрузки умножается на понижающий коэффициент. Хотя это целесообразно уменьшить допустимое штаммов стали от величины регистрируются в монотонное тестирование, это сокращение должно быть более прочно основана на простой, рациональной теории неупругих бар деформации. Дизайн Критерии конкретные ограничения деформации основаны на ошибочном предположении, что боковое расширение только конкретные причины обручи или спирали до разрушения. Хотя это расширение может привести к спирали на уступки, как это было в диагональных направлениях ДПТ, не может достичь величины, которые могли бы перелом обручи или спиралей. После спиралей дали, они уже не обладают достаточной жесткостью, чтобы удержать из продольных балок, устойчивость. Любая модель, разработанная для прогнозирования этот изгиб деформированном состоянии эффективно ограничивать следует по крайней мере функции совокупного спроса нагрузку на бар (напряжение сжатия), 13 уровень и распределение заключения, заключения деформации до потери устойчивости и геометрии пряжками бар.

Дизайн Критерии ограничения деформации были консервативны в сочетании уравнения. (6) для пластического шарнира длины. Эти деформации пределах сделал, однако, не отражают реальное поведение модульного тестирования ..

На рисунке 17 показано изгиб АКДС и поперечных перемещений в продольном направлении моста. Признавая, что эти перемещения поддерживается постоянная пропорциональности друг к другу в часы пик перемещения на всех уровнях перемещения пластичность, 13 примерное соотношение Низкий процент сдвига перемещения в поперечном направлении, объясняется тот факт, что величины неупругих смещений сдвига, как правило, обратно пропорциональна член аспект ratio.4 LPT изгибных и сдвиговых перемещений наблюдалось быть связаны по примерное соотношение S ^ /

Что касается прочности на сдвиг, относительный взаимодействия поперечных баров и спирали граничных элементов, а также крепления поперечных стержней были основной интерес. Практически не уступая было отмечено ни в одном из баров и поперечной спирали внутри регионов граничных элементов. Обе поперечные бары и спирали наблюдались сопротивляться сдвигу и в разных местах, оба типа бара были замечены испытывать большие деформации, чем другие. Это затрудняло оценку распада сопротивления сдвигу между поперечными баров и спиралей. В некоторых местах, однако, спиральной деформации и поперечной деформации бар были меньше или равно выход напряжения. Эти результаты, наряду с результатами других испытаний на несущие стены с замкнутых граничных элементов, 14 поддержали выводу, что только поперечных баров должны быть включены в оценки сдвига потенциала, в пирс.

Концы всех поперечных баров были оставлены прямо на содействие строительству тест единиц. В ходе тестирования, не оказывает вредного воздействия в результате это отсутствие крепления не наблюдалось. Поперечные бруски судить вблизи своих целей контроля способность баров, направленных на достижение деформации потенциала. Внутри нижней части области пластического шарнира, несколько баров были замечены потерять способность деформации в элементах напряженности границы. В этом регионе, где большинство сдвига противостояли сжатия ног, полное сопротивление потенциал поперечных баров не требуется, и поэтому такие потери были несущественным для общей мощностью сдвига. Штамм измерения показали достаточный крепления поперечных баров дальше, чем один столбец глубине от точки максимального момента.

Даже с числом шпал стены уменьшается в четыре раза с 85% дизайн, никаких проблем не наблюдалось в соединительных стен. штаммов стены Кроссти наблюдалось значительно ниже доходности на всех уровнях, где они занимаются пассивным заключения стены бетоном.

Пластического шарнира ДЛИНА

Разработать критерии для Скайуэй предположить деформации предельных состояний общепринятыми быть консервативным в связи с изгибной деформацией опор Скайуэй. Пластического шарнира величины, определенной в соответствии с формулой. (6) не было, однако, калиброванный на основе колонок с геометрией и усиление опор Скайуэй и поэтому не обязательно обращаться в Скайуэй опор.

Пирс Скайуэй проверка концепции испытания были проведены как для непосредственной целью проверки безопасности существующей конструкции Скайуэй и общей цели обеспечения более глубокого понимания моста причал поведения при сейсмических нагрузок. Различные подходы к пластическим шарниром длины соответствующей для удовлетворения этих различных целей. Таким образом, в следующем разделе подходы отношения между изгибных деформаций и перемещений пирс с трех различных точек зрения. Первый подход основан на фактических пирса Скайуэй проектных предположений и несет значение только для Востока Бэй-Бридж-Скайуэй причалов. Второй подход предполагает, что потенциал деформации пределах взятых на себя дизайнеры представляют собой реальные напряжения в опорах Скайуэй на полную мощность. Третий подход предполагает ни ограничения, ни деформации пластического шарнира длину и вместо этих параметров рассчитывается исходя из предположения о том, что пластиковые кривизны имеют линейную distribution.5, 15 первый подход является наиболее практичным для определения уровня безопасности, предусмотренных конструкцией Скайуэй, , но дает лишь ограниченное представление о поведении опор Скайуэй.

Второй вариант дает новый взгляд на изгиб поведение Скайуэй причалов, основанные на предположениях, знакомые на текущее состояние этой практики. Третий случай ставит под сомнение не только современные представления о пластическом шарнире длиной, но и современные представления о деформации границы. Этот третий подход обеспечивает наиболее убедительным понимание реального поведения Скайуэй причалов и мостов опоры в целом, но это также требует наиболее полный переоценка устоявшихся конвенций ..

Для сравнения смещение потенциала LPT с требованием ограничения, введенные в типичных пирса Скайуэй, как пластический шарнир длину и кривизну базе модульного тестирования должна рассчитываться в соответствии с тем же методом, используемым для разработки Скайуэй опор. Эта необходимость вытекает, что ни концепция экспериментального пластического шарнира, что длина и экспериментальной базы для кривизны единиц Скайуэй пирса испытания несет никакой практическое значение для разработки Скайуэй. В этом случае общее смещение измеряется от пирса реалистичные испытания проверка концепции достаточно, чтобы проверить безопасность конструкции. Рис 15 и 16 сделал такое сравнение между модульного тестирования перемещений и пределы допустимой предсказал перемещений Скайуэй пристани.

Кроме того, предполагая теоретической базы кривизны, что соответствует деформации пределах взятых на себя дизайнеров, средняя конечная экспериментальные перемещения модульного тестирования могут быть использованы для расчета экспериментального пластического шарнира длины. Если пластического шарнира длины откалиброван, чтобы отразить реальное поведение модульное тестирование, то уровень смещения связанных с предполагаемой штаммов ошибки, должны соответствовать перемещение модульного тестирования на провал. С этой целью ограничивают возможности деформации относится к деформации на самом высоком уровне перемещения достигается за счет проверки единицы до разрушения продольной бар. Предполагается, дизайнеры предельных возможностей напрягаться, чтобы быть 2/3 мост поперечном направлении.

Это важно учитывать, однако, последствия основе расчетов для пластического шарнира, длина от деформации ограничения, 2 / 3 от предполагается конечной деформации. Хотя фактор сокращения в 2 / 3 предполагается для обеспечения большей безопасности при проектировании опор Скайуэй, пластический шарнир длины используется явно как инструмент для прогнозирования конечных перемещений. Экспериментальный пластический шарнир длины, выведенные на 2 / 3 конечной деформации в точности соответствуют лимитов, установленных дизайнеров. Экспериментальный пластический шарнир длины, которые являются производными на основе штаммов конечной обеспечения, однако, что дизайнеры Предполагается, 2 / 3 штамм пределах консервативны.

Кроме того, экспериментальный пластический шарнир длина значения сильно зависят от экспериментальных значений для окончательного перемещения. Экспериментальные конечной смещения соответствует перемещению пластичности уровнях в диапазоне от Поэтому, в зависимости от того, как тест единиц были загружены, и отношения между первым продольного перелома бар и столбцов неудачи, истинная ценность экспериментальных предельных перемещений может составлять максимально 33%. Тот факт, что LPT невольно отодвинута еще дальше, чем она была разобрана и, следовательно, достигнутых положительных смещений больше

Таблица 3 дает пластического шарнира длины (графа 8), рассчитанная с учетом как конечной деформации границы и 2 / 3 последних пределов напряжения (графа 6). Обе версии экспериментальных пластического шарнира длины приведены в соответствии со средней конечной перемещения до разрушения первого бар (столбец 5). Эти перемещения уровней соответствует номинальной 15 и 16. Значениях L ^ ^ р к югу были решены в соответствии с формулой. (7) и (8). Колонка 3 списков сдвига Разброс значений, как Л. По мосту продольном направлении, L = H / 2, предполагая нуля вращения нагрузки пенек, и поперечном направлении моста, L = HB ^ югу D ^ / 2. Экспериментальных пластического шарнира длина значения в колонке 8 соответствующие пределы конечной деформации показывают поразительное сходство в пластическом шарнире величинах рассчитывается по формуле. (6) в графе 4. Точность выражения. (6) теряет часть своего авторитета, однако, если принять во внимание тот факт, что уравнение. (5) и (6) были созданы, чтобы приносить результаты, которые являются консервативными примерно на 50% .2 Кроме того, в формуле.

Комплексная оценка экспериментальных профилей кривизны позволяет рассчитать экспериментальные значения L ^ югу р, которые отражают истинного распространения пластичности. Из-за ограниченности пространства, читатели могут обратиться к литературе 3, 5 и 15 лет для всестороннего обсуждения этого вопроса.

ВЫВОДЫ

Два представителя Ист Бэй-Бридж-Скайуэй причалы были испытаны под строгим многоосных нагрузки и перемещения требований на 1 / 4 шкалы. В настоящем документе представлены только основные моменты каждого теста. Подробное описание испытаний, и их сравнение с трехмерных нелинейных конечных результатов элементного анализа могут быть найдены в номер 3. Отличную производительность теста единицы означает, что меры по упрощению строительства, таких как проектирование поперечных баров без крепления деталей и сокращения числа стены шпал, были в пределах разумного. В дополнение к улучшению конструктивности причалов, испытания показали эффективность конкретных архитектурных недостатков изоляции в предотвращении ЦЕНА откола в основании колонны и облегчение всех откола в верхней части колонки.

Структурные тестирование показало, что оба Скайуэй причалов достаточным сдвига способность к образованию пластических шарниров, и что эти пластических шарниров позволило высшего смещению, чем это требуется разработать критерии. Дальнейшие испытания, проведенные в рамках этой программы исследований показал, что несущие стены с резко уменьшенной толщиной стенок и поперечного сдвига подкрепление еще выполняется надлежащим образом сдвига, кредитование доверие к сдвигу выполнения этих обобщенных тест units.6, 16 Обсуждение исполнения лимитов, установленных на Скайуэй опор показали, что такие ограничения производительности могут быть использованы в соответствии проверка концепции испытаний на реальные проекты, но что они не могут ожидать, чтобы отразить реальное поведение таких опор. Номер 5 представляет в деталях, модель, которая была разработана для точного прогнозирования распространения пластичности и насильственное перемещение поведение целого ряда хорошо только опоры моста на основе раздела свойства и поперечной арматуры.

Нотация

^ К югу г = общая площадь конкретного раздела

B ^ югу D = глубина Скайуэй палубы на причал месте

г ^ к югу б = продольному диаметру бар

E ^ югу ш = начальный модуль упрочнения на сталь

F ^ югу у = идеальный выход силу

^ К югу F '= у первого выхода силу

^ F 'к югу YDL = АКДС продольной составляющей диагональных первый выход силу

F ^ югу yDT = АКДС поперечной составляющей силы диагональных идеальным выходом

[Функция ^ к югу] 'с = конкретные предел прочности при сжатии (стресс)

[Функция ^ к югу] 'сс = ограничивается конкретным предел прочности при сжатии (стресс)

[Функция] ^ к югу и ^ = предел прочности стали

[Функция] ^ югу у = стресса стали выход

H = Скайуэй пирса высота

К ^ к югу E = LPT упругой жесткости

L = сдвига службы структурных членов (L = M / V)

L ^ L ^ югу = АКДС сдвига пролета в продольном направлении

L ^ югу T = АКДС сдвига промежуток в поперечном направлении

L ^ югу р = пластического шарнира длины

L ^ югу пр = пластического шарнира области длины

L ^ югу зр = глубина проникновения деформации

M ^ югу L = АКДС продольного момента

M ^ югу T = АКДС поперечный момент

М '^ к югу ув = диагональных первый выход момент

M / Д = пропорции

P = осевой нагрузки

P / [функция ^ к югу] 'с ^ ^ к югу г = осевое соотношение нагрузки

V ^ к югу L = АКДС продольной силы сдвига

V ^ к югу ы = поперечной вклад стали срез

V ^ к югу T = АКДС поперечной силы сдвига

V ^ к югу и ^ = столбец конечной силы сдвига

^ и

Авторы

Финансирование этой работы было поставлено в Калифорнийский департамент транспорта и Национальный научный фонд. Инженеры T.Y. Линь Международный предоставлен доступ к мосту планов, проектных предположений, а также отдельные результаты время землетрясения истории. J. Holombo и А. Budek завершила начальный концептуальные проекты для испытания установок. C. Латам контролировали приводов для обоих тестов.

Ссылки

1. Тан, MC; Manzanarez, R.; Надер, М. Аббас, S.; и Бейкер, Г., "Замена Ист-Бридж-Бэй", Строительная техника, В. 70, № 9, сентябрь 2000, с. 38-43.

2. Пристли, MJN; Seible, F.; и Кальви, ГМ, сейсмических Дизайн и модернизации мостов, М.

3. Хайнс, Е. М.; Dazio, A.; Чжоу, CC и Seible, F., "Структурные Тестирование в Сан-Франциско-Окленд Бэй-Бридж-Ист Пирс Скайуэй Span," Структурные систем научных исследований и проектов 2002/01, Университет Калифорнии, Сан-Диего , Калифорния, 2002, 421 с.

4. Хайнс, Е. М. сейсмические характеристики полых прямоугольных железобетонных Пирс с замкнутых угловых элементов ", кандидатская диссертация, Университет Калифорнии, Сан-Диего, Калифорния, 2002, 312 с.

5. Хайнс, Е. М.; Рестрепо, СО и Seible, F., "сила-смещение" Характеризация хорошо замкнутых Пирс мост ", ACI Структурные Journal, В. 101, № 4, июль-август 2004, с. 537-548.

6. Хайнс Е.М., Seible, F., "Web перерабатывающих мощностей полых прямоугольных Пирс мост", ACI Структурные Journal, В. 101, № 4, июль-август 2004, с. 569-579.

7. TY Линь International, Сан-Франциско-Окленд Бэй-Бридж-Ист-Span сейсмической безопасности проекта: Разработка критериев "Проект: 4-9-99, редакция 6, Т. Линь Интернэшнл / Моффат

8. Dazio, A.; Хайнс, Е.М., Паркер, D.; и Seible, F., "Численное и экспериментальное исследование железобетонных Основные структурные компоненты нового моста Сан-Франциско Бэй Окленд," 2nd MIT конференции по вычислительной гидромеханики и механики деформируемого твердого тела , Кембридж, штат Массачусетс, 2003.

9. Seible, F., "Да мостов в Калифорнии сейсмических Дизайн и Модернизация вопросы", бумаги

10. Мандер, JB; Пристли, MJN и Парк Р., "Теоретические модели напряженно-деформированного для замкнутых Бетон," Журнал структурной инженерии, ASCE, В. 114, № 8, август 1988, с. 1804-1826.

11. УВД, улучшение критерии сейсмостойкости в Калифорнию, Мосты, прикладным технологиям Совета, АТС-32 Edition, Редвуд Сити, Калифорния, 1996. 215 с.

12. Санчес, А. В.; Seible, F.; и Preistley, MJN, "Сейсмическая Выполнение фазоинвертором Колонны мост," Структурные систем научных исследований и проектов 97/06, Университет Калифорнии, Сан-Диего, Калифорния, октябрь 1997, 630 с.

13. Dazio, A., "Entwurf унд фон Bemessung Tragwandgeb

14. Хайнс, Е. М.; Dazio, A.; и Seible, F., "сейсмические характеристики полых прямоугольных железобетонных Пирс с высоко-замкнутых угловых элементов этапа III: Web дробильно Тесты," Структурные системы научно-исследовательского проекта 2001/27, Калифорнийский университет , Сан-Диего, Калифорния, 2001, 239 с.

15. Хайнс Е.М., Seible, F., "прогибы железобетонных Пирс мост," Структурные систем научных исследований и проектов 2001/08, Университет Калифорнии, Сан-Диего, Калифорния, 2001, 196 с.

16. Хайнс, Е. М.; Seible, F.; и Пристли, MJN, "сейсмические характеристики полых прямоугольных железобетонных Пирс с высоко-замкнутых угловые элементы первого этапа: изгиб, а Фаза II: Shear Тесты," Структурные системы научно-исследовательского проекта 99 / 15, Университет Калифорнии, Сан-Диего, Калифорния, 1999, 266 с.

Входящие в состав МСА Эрик М. Хайнс профессор научный сотрудник Университета Тафтса, Медфорд, штат Массачусетс, и практики, как инженер-строитель в LeMessurier Consultants, Кембридж, штат Массачусетс Он является членом комитета ACI 341, сейсмостойкость железобетонных мостов. Он получил докторскую степень в структурной инженерии Калифорнийского университета Сан-Диего (UCSD), Сан-Диего, Калифорния

Входящие в состав МСА Алессандро Dazio является доцент кафедры инженерной землетрясения и структурной динамики в Институте строительной техники в ETH, Цюрих, Швейцария. Он получил степень доктора наук от ETH, Цюрих. Его исследовательские интересы включают широкомасштабные структурные испытания железобетонный мост компонентов и систем в имитационных землетрясения и взрыва нагрузок.

Фридер Seible, ВВСКИ, является деканом UCSD Джейкобс инженерной школы и проводит Эрик и Johanna Рейсснера кафедры прикладной механики и строительной техники. Он разработал и направляет Чарльз Ли Пауэлл структурных исследований Laboratories. Он получил докторскую степень в Университете Калифорнии в Беркли, Беркли, Калифорния, в строительстве. Он является членом комитетов МСА 341, землетрясение сопротивления железобетонных мостов, E 803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI-ASCE Комитет 334, Бетон Shell проектирования и строительства.