Работоспособность настилов мостов Плиты с Арчинг действий
Ухудшение инфраструктуры, таких как мосты, была одной из основных задач, стоящих как разработчики и владельцы таких утилит. Устойчивое развитие и климата повышения коммерции привело к потребности в более точных средств структурного анализа. Мост оценки является одной из областей, где это особенно актуально. Это было известно в течение некоторого времени этот мост плит палубе, имеют врожденную повышенной прочности из-за наличия всеобъемлющей и сжимающих действия мембраны (CMA), но только в последние годы наметились определенные принятия рационального лечения этого явления для разработки и оценки целей . Чтобы использовать преимущества всеобъемлющих действий, в этой статье приведены результаты испытаний, проведенных на железобетонные плиты пучка и мост в Северной Ирландии, которые включены нового типа арматуры и позиции. Исследования, направленные на предоставление предыдущих лабораторных тестов на 1/3-scale мост кранами грузоподъемностью от края. Измеряется ширина трещины и отклонения были по сравнению с последними требованиями ..
Ключевые слова: мост палубы; бетон, плиты.
(ProQuest информации и обучения: ... означает формулы опускается.)
ВВЕДЕНИЕ
Ухудшение инфраструктуры, таких как мосты, была одной из основных задач, стоящих как разработчики и владельцы таких утилит. Было признано, в течение некоторого времени, что с боков сдержанный плит выставки сильные намного превышает те предсказал большинстве кодексов дизайна. Эта сила повышение объясняется всеобъемлющее сжимающих действия мембраны (CMA). Это явление происходит, когда загружается вертикально плит стеснены в отношении горизонтального расширения. Степень всеобъемлющей действий в значительной степени зависит от величины внешних ограничений, и на практике, это не может быть легко определены. Несмотря на этот недостаток, небольшое количество кодов признали преимущества CMA, в том числе "Канадский мост Дизайн Кодекса; 1" Департамента регионального развития для "Дизайн Северной Ирландии Спецификация мост палубы, 2", и последние дорог Великобритании агентство Standard BD81/02 3, которая возникла в результате исследований в Университете Belfast.4 королевы, 5
Изгиба потенциал безудержной плиты полосы зависит в первую очередь количество и прочность арматуры и лишь незначительно по прочности бетона. С другой стороны, с боков сдержанно плиты полосы как правило, не путем дробления бетона при петли и т. потенциала во многом определяется конкретными прочность на сжатие. Предыдущие research6, 7 привело к развитию теории всеобъемлющей оценки прочности в боковом сдержанный один конец охватывающей плиты полосы. Это исследование показало, что сила в боковом сдержанный плит чувствительна к степени внешних боковых сдержанность. Вторая серия tests8 проводились на масштабных мост кранами грузоподъемностью от края, и они были предназначены для репликации степень внешних боковых сдержанность в типичных палубе плиты моста на практике. Документально подтверждено, 9 Вместе с тем, что трещина шириной в масштабных плите или пучок не может показать правильное отношение к полномасштабной плиты или балки.
Настоящий мост предоставил возможность испытать всеобъемлющее действие за счет внешних боковых сдержанность характерно для многих мост палубы в Великобритании, Северной Америке и Европе. Она также представила более достоверную информацию об услуге поведения. Натурных испытаний были также направлены на подтверждение того, результаты тестов 1/3-scale Тейлор и др. al.8 и это исследование дальнейшего прогресса знания, полученные в работе Киркпатрик и др. al.5 Хотя основная цель заключалась в проверке палубе плит с внешней сдержанности характерно для многих мостов в Великобритании, тесты были также направлены на изучение влияния конкретных прочностью на сжатие и в процентах и положения арматуры на работоспособность типичных палубе плиты моста на практике. Полипропиленовые волокна были использованы в квартале палубе плиты. Они были предназначены для снижения тепловых трещин усадки и будет особенно выгодным в бетоне с высокой прочностью на сжатие. Всего 12 панелей были протестированы в соответствии сосредоточенной нагрузки, по крайней мере в три раза максимальной нагрузке на колесо предоставленные услуги в британской стандартов ,10-12, то есть 112,5 кН (25,3 KIPS) для 45 узлов нагрузки шоссе B для ненормальных автомобиля .
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Сжатие мембранное действие было признано в течение некоторого времени. Количественной оценки внешних боковых сдержанность присущие структурной плиты систем, однако, создало препятствия для использования всеобъемлющей теории для прогнозирования конечной мощности. Данное исследование сравнивает испытаний на реальных палубе мост в Северной Ирландии, всеобъемлющей теории, которая была разработана в Королевский университет Belfast5-7 и которые привели к BD81/023 и дизайн CBDG guide.13 мост палубы включены в укрепление middepth и исследованы использования полипропиленовых волокон в борьбе с пластичной усадки.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Детали контракта
Требования к нагрузочного тестирования, были включены в контрактной документации. Это должно было обеспечить полное сотрудничество всех сторон, участвующих в строительстве и процедуры тестирования. Это также позволило любые дополнительные расходы в связи с экспериментальной работы, которая будет количественно точно.
Корик мост
Корик мост типичный современный кратко-и mediumspan мост форма палубы, используемые в Великобритании и других странах Европы и Азии. Испытание моста находился в Гленшейн Пасс, графство Лондондерри, Северная Ирландия, и пересекает приток реки Altamaragh Burn. Мост имеет четкие пролета 13 м (42,65 м) и состоит из пяти Y-лучевой предварительно напряженных железобетонных балок с 160 мм (6,30 дюйма) на месте бетонной палубе плиты в Департамент регионального развития в Северной Ирландии (DRDNI) технические характеристики . Стандартное подключение сдвига была оказана между балками и плитой. Для целей тестирования, постоянный усиленный стекловолокном композитных потолок был заменен временной опалубки для облегчения доступа к перекрытие. Пять пучков расположенных на расстоянии 4,92 м (1,5 м) и краем пучка интервал увеличен до 6,56 м (2 м) на пороге.
Испытание панелей
Испытательных стендов были похожи на предыдущие тесты на лабораторных 1/3-scale models8, но в полном масштабе. Панели длиной 8,20 м (2,5 м) была сочтена достаточной для того, чтобы загрузка одна группа не имеет влияние на соседние панели. Макет испытания панелей приведены на рис. 1. Оба куба и кернов были приняты, и силы установлено, на момент тестирования каждой панели. В таблице 1 приведены испытания переменных и бетона на сжатие сильные стороны.
Одним из основных критериев для программы испытаний для оценки влияния типа арматуры и положение о служебном поведении мост палубы плиты. Растягивающих укрепление было построено тестами в среднем текучести подкрепление 72645 lbf/in.2 (501 Н / мм ^ 2 ^ SUP). Линейных напряженно-деформированного отношения до предела текучести дал модуль упругости 27925 kips/in.2 (205 кН / мм ^ 2 ^ SUP). Одна половина палубе плиты были поперечной арматуры предназначены для локального нагрузка на колесо в соответствии с Кодексом DRDNI мост addendum.2 Это потребовало 0,6% арматуры в верхнем и нижнем слое. Остальные плиты моста палубе были различные позиции и процентные показатели подкрепления в размере не менее 0,25% в один слой на средние глубины (см. рис. 1). Одна четверть палубе плиты также включены полипропиленовых волокон, направленных на сокращение микро-трещин.
Испытание погрузочно-измерительные приборы
Моделирование статической нагрузки на колесо был применен к каждой испытательной панели при помощи самостоятельной напряжения испытательном стенде. Следует признать, что, в действительности, будет динамичным фактором амплитуды выше статической нагрузки. Это, как правило, в порядке, от 5 до 15% выше фактического статической нагрузки. Мосты в Великобритании разработан при статических нагрузках и нагрузка колеса максимум 112,5 кН (25,3 KIPS). Каждый тест панели, однако, была загружена по крайней мере, 333 кН (75 KIPS), которая в три раза больше максимальной колеса. Это было бы более обременительным, чем динамические эффекты амплитуды. Типичный механизм испытания приведена на рис. 2. Круговой сосредоточенной нагрузки был применен в середине пролета каждого испытания панель через 11,81 дюйма (300 мм) диаметром стального листа местная на мягких борту. Приложения нагрузки был из калиброванного точно 112,40 KIPS (500 кН) гидравлической системы гнезда, а также испытательный стенд был собран с верхней балкой о горизонтальной оси и, таким образом минимизируя эксцентриситета эффектов. Сферической сидения находится между ОЗУ и загрузки пучка чтобы свести к минимуму влияние любого возможного смещения груза.
Пять датчиков перемещения были расположены вдоль центральной линии от приложенной нагрузки. Это дало профиля отклоняются от формы к середине пролета пучка поддерживает нагрузку для каждого приращения. В ряде испытательных стендов, включая все больше охватывает края панелей, трещины шириной была измерена с помощью вибрационного проволоки тензодатчиков ..
Порядок проведения испытаний
Испытательных стендов, где измерения ширины трещины были записаны необходимые предварительные трещин и первоначального растрескивания нагрузки были проведены испытания. Нагрузка была применена в 2,81 или 5,62 KIPS (12,5 или 25 кН) приращения раз за растрескивания нагрузки. Отклонение значения были зарегистрированы при каждой нагрузке прирост, и нагрузки, при котором первые трещины были видны было отмечено (рис. 3). Трещины картина была отмечена и нагрузки удалены. показания Zero нагрузки были также приняты меры по выяснить восстановления плиты. Вибрационные проволочных тензодатчиков затем перпендикулярно трещин помощью полиэфирной смолы. Датчики были расположены как можно ближе к периметру сосредоточенной нагрузки. Это было, за исключением испытания Группа F1, где трещины шириной измерялись на 3,94 дюйма (100 мм) от периметра сосредоточенной нагрузки.
Второй или полной нагрузкой была применена затем постепенно и отклонения значений и измерения деформации были зафиксированы после каждой нагрузки прироста. Цель заключается в применении нагрузки в три раза колеса Великобритании полезная нагрузка 45 единиц нагрузки трафика HB, то есть 76 KIPS (337,5 кН), при этом не превышает прогиба в середине пролета от 0,0984 дюйма (2,5 мм). Такая нагрузка, однако, был превышен во всех панелей тест и небольшое количество устойчивых почти полный 45 единиц HB нагрузка на ось 101,2 KIPS (450 кН) на одном концентрированный точечную нагрузку без каких-либо негативное воздействие на палубу плиты.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Отклонение измерения
Отклонение измерений приведены в таблице 2 и 3. Типичные нагрузки и прогиба результаты испытаний краю панели с наименьшими доля арматуры, испытание Группа C1, в соответствии с первоначальной крекинга нагрузочного теста приведены на рис. 4. Прогибов по обе стороны от загруженной области практически одинаковы, в котором указывается очень мало эксцентриситета испытательного оборудования. Видно, что восстановление в колоде плиты после первоначального растрескивания нагрузки испытательной нагрузки составил 80%. Восстановления увеличилось со временем, но считается почти полное на 93%. Нагрузки по сравнению с-смещение результатов в соответствии с полной нагрузкой тест на этой же панели приведены на рис. 5.
Сравнение прогибов в середине пролета, калибровочные T3, при полной нагрузке тест для каждого испытания панелей приведены на рис. 6. Прогибы были схожи во всех испытательных стендов с аналогичным ясно службы, до нагрузку в два раза максимальную нагрузку услуг, то есть 51 KIPS (225 кН). Величина отклонения был низким во всех тестах панелей до максимального применяется нагрузку. В 6,56 м (2 м) испытательных стендов, прогиба при нагрузке 51 KIPS (225 кН) колебалась от 0,035 и 0,039 дюйма (0,9 и 1,0 мм), что примерно эквивалентно отношение span/2000, где пролет эффективного плиты пролета между балками. Эти результаты показали, что процент и расположение арматуры (верхний, нижний, или один слой в середине глубина) мало влияет на вертикальные прогибы в условиях максимальной нагрузки на колесо службы KIPS 25,3 (112,5 кН), а максимальная случайного колеса нагрузка 22,5 KIPS (100 кН).
За 6,56 м (2 м) испытания панелей, отклонения составляли от 0,06 до 0,08 дюйма (1,5 и 2,1 мм) при нагрузке 67 KIPS (300 кН), почти в три раза максимальной нагрузке на колесо службы. В при нагрузке 74 KIPS (330 кН), максимум прикладной нагрузку для некоторых 6,56 м (2 м) испытания панелей, максимальное отклонение 0,10 дюйма (2,6 мм) произошла в С1 с 0,25 укрепление центра%. Это было равносильно span/670, что свидетельствует о низкой величине из всех отклонений в этих испытаний панелей. В при нагрузке 74 KIPS (330 кН), наименьшее отклонение 0,071 дюйма (1,8 мм) произошла в тестовом Группа D1 с 0,5% укрепления центра.
Отклонения профилей на плите перекрытия были контролируется с помощью датчиков пять отклонения и аналогичная тенденция наблюдалась для каждой группы, то есть доля и расположение арматуры (верхний, нижний, или один слой на middepth) мало влияет на отвеса, в условиях максимальной нагрузки на колесо службы KIPS 25,3 (112,5 кН), как показано на рис. 7. На этом же рисунке видно, что отклонения профиля также аналогичные до при нагрузке 75,3 KIPS (335 кН) на панели с 0,6% верхней и нижней арматуры и панель с только 0,25% подкрепление в один слой в середине глубины.
Crack измерения ширины
На данный момент проект Великобритании standard10 пределах разрешается ширины трещин в мостовых плит палубу и развития трещин были тщательно проверены в течение всего периода испытаний. В большинстве испытательных стендов, первое произошло видимых трещин в палубу параллельно потолок направлению опорных балок и близко к позиции по периметру площадки нагружения. Первоначального растрескивания нагрузка была зарегистрирована как нагрузка, когда трещины были первым видимым и приведены в таблице 2 и 3. Видно, что первоначальный крекинг нагрузка превышала нагрузку услуг колеса для 45 узлов нагрузки HB, то есть 25,3 KIPS (112,5 кН) во всех испытательных стендов.
Приложенной нагрузки, необходимые для начала растрескивания колебалась от 31,9 и 42,7 KIPS (142 и 190 кН) на 4,92 м (1,5 м) охватывает плиты (табл. 2), а также между 26,5 и 39,3 KIPS (118 и 175 кН) на 6,56 м ( 2 м) охватывает плиты (табл. 3). Низкая нагрузка крекинга 26,5 KIPS (118 кН) и произошло в тестовом Группа C1, внешний край 6,56 м (2 м) тестовой панели с 0,25% усиление центре, но не волокна. Хотя растрескивание произошло в лицо напряженности в непосредственной близости от площади сосредоточенной нагрузки, это было в середине пролета трещин параллельно к направлению лучей, что, как правило, распространяются с повышенной нагрузкой. Это свидетельствует о преимущественно односторонней охватывающих механизма под действием сосредоточенной нагрузки точки аналогичные нагрузка на колесо. На приложенной нагрузки от 67,4 и 96,7 KIPS (300 и 430 кН), центральная линия растрескивания, как правило, разделить на расстояние, превышающее длину плиты перекрытия из загруженных области и излучается в сторону поддержки краю балки.
Измеряется трещины шириной (после предварительного крекинга палубе плита) для испытания Группа С1 на рис. 8. Датчики были расположены на одинаковом расстоянии от сосредоточенной нагрузки и в соответствии с трещиной картины. В каждом тесте, по крайней мере две трещины были измерены, хотя в середине пролета трещин параллельно направлению опорных балок, которые были шире. Сравнение максимальной ширины трещин при полной нагрузке тест на 6,56 и 4,92 м (2,0 и 1,5 м) испытания панелей приведены на рис. 9 и в таблице 2 и 3.
Текущего Великобритании code10 предусматривает максимальную ширину трещины 0,01 дюйма (0,25 мм) для эксплуатации нагрузки колеса 14 KIPS (62,5 кН). После предварительного крекинга, ясно показали, что трещина шириной во всех этих панелей испытания на нагрузку эквивалентно 25,3 KIPS (112,5 кН) (составили менее половины максимально допустимое значение 0,01 дюйма (0,25 мм). Испытание Панели показали очень мало изменений в щель шириной до максимальной нагрузки службы KIPS 25,3 (112,5 кН), что значительно превышает текущий код Великобритании требованиям. трещины шириной в тестовой панели с центром в подкреплении между -40 и 36% трещины шириной в испытательных стендов с верхней и нижней арматуры и максимальное значение 0,0043 дюйма (0,11 мм) 25,29 KIPS (112,5 кН) нагрузки в тестовом Группа C1. испытаний Группа D1, с 0,5% укрепления центре, но не волокна, был первым панели пройти тестирование в этом размаха и имел низкий трещины шириной всех испытательных стендов и 40% ниже, чем тест панели с верхней и нижней арматуры.
Аналитическое исследование
Сравнение с предсказал ширины трещины
Предел работоспособности Великобритании состояние (SLS) проверка моста палубе плиты включает разработку трещины усиление контроля. Составные части железобетонной плиты интегрально действовать и, следовательно, когда усиление напряженности может увеличиться, окружающие конкретных также расширяется. Следовательно, чем выше напряжение в арматуре, тем больше трещин в конкретных растяжение регионе. Standard9 дизайн был разработан в целях усиления контроля трещины моделей, во-первых, для ограничения вредных последствий проникновения воды и, во-вторых, чтобы трещин менее заметны для наблюдателя. Следующее уравнение привело (в единицах СИ)
Ширина трещины дизайн ... (1)
где
^ к югу кр = расстояние от трещины арматурного проката;
с ^ к югу ном = номинальная покрова;
г ^ к югу с = глубину бетона при сжатии;
Н = глубина плит и
(2).
... (2)
где
Ь к югу т = ширина раздела на уровне центра тяжести напряженности стали
'= расстояние от сжатия лица на должность трещины;
M ^ югу г = момент в разделе рассмотрены из-за постоянных нагрузок;
M ^ югу д = момент в разделе рассмотрены из-за живой нагрузок;
^ К югу с = площадь напряженности подкрепления.
Чтобы связать напряжение до величины приложенной нагрузки, необходимо было установить связь между внутренним моментом и приложенной нагрузки. Это было найти с помощью Пухер Диаграмма 12, в результате следующих отношений на более охватывающих палубе плиты
M = 0.92P кН · м / м (3)
где М эквивалентно максимальный момент на единицу ширины, а P равна приложенной нагрузки.
Таким образом, при заданном значении приложенной нагрузки, и, следовательно, момент напряжений и деформаций значения в укреплении, поддаются количественной оценке. Деформации значения, как предполагалось, изменяется линейно по толщине плиты и предсказал ширина трещины приведены в таблице 3. Видно, что код Великобритании существенно переоценили ширины трещин в плите и стала более консервативной, плиты с низким процент армирования. Благотворное влияние всеобъемлющих мер по службе поведения не будут приняты во внимание в данном методе.
Сопоставление прогнозируемых СИЛЬНЫЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МСА 318 и BS5400
BS5400 сравнения
В британский стандарт, 10 моста структура призвана противостоять худшее сочетание HA, равномерно распределенной нагрузкой представляющих нормальное движение в Великобритании, и HB погрузки, ненормальное грузовой единицы транспортного средства в сочетании с другими накладывается нагрузок, таких как энергия ветра и температуры . Дизайн код применяется пять отдельных комбинации нагрузок, каждая из которых другие комбинации нагрузок и конверты. В США, AASHTO code14 на основе аналогичных критериев. Главным критерием для проектирования палубе плита чаще местных силу в соответствии с концентрированной нагрузки на колесо и гибки потенциала может быть описано следующими уравнениями (с частичной факторов безопасности удалены)
M = A ^ S ^ югу · F ^ югу у ^ · D (1 - 0.746A югу ^ S ^ ^ · F югу у ^ / ж ^ ^ к югу у.е. · B · D) с BS (4)
Момент коэффициент по формуле. (3) (использование Пухер Диаграмма 12) была использована для создания изгиба предсказал провал нагрузки максимально допустимый внутренний момент и значения приведены в таблице 4.
Сила штамповки сдвига определяется по следующей формуле основе разработать конкретные напряжения сдвига описаны в таблице 8 BS5400 в критической периметру (с частичной факторов безопасности удалены)
... (5)
Критической периметру предполагается на расстоянии 1.5D от края площадки нагружения или выраженная в
Ь к югу о =
или б ^ о ^ к югу = 4 (с 3D) за квадратный нагрузки (7)
или б ^ о ^ к югу = 2 (с ^ к югу х ^ с ^ у ^ к югу 6D) для прямоугольных нагрузки (8)
ACI 318-05 сравнения
Местное действие сосредоточенной нагрузки и изгибных потенциала может быть описано с помощью следующих уравнений (с учетом всех факторов безопасности удален).
С ACI 31815 для обычных бетона
M =
Это была получена из аналогичных изгиб теории к BS с использованием эквивалентного прямоугольного бетонные блоки напряжения 0,85 глубину нейтральной оси НБК по сравнению с 0,9 раза глубину нейтральной оси в методе BS. Таким образом, прогнозы очень похож на нормального бетона. ACI код, однако, признает, сдвиг в распределении напряжений высокой прочности бетона и уменьшает глубину напряжений блока 0,05 на каждую 1000 фунтов на квадратный дюйм (6,9 Н / мм ^ 2 ^ SUP) выше, е '^ к югу с = 4000 фунтов на квадратный дюйм (27,6 Н / мм ^ 2 ^ SUP) и может быть выражена как
M =
где
При оценке прочности на сдвиг перфорации, код AASHTO рассматривает несколько иной форме патч нагрузки по сравнению с BS и влияние подкрепления внимания. Формула ACI для штамповки сила
P = 0,332 · [квадратный корень из F] '^ с ^ к югу · B ^ о ^ к югу · D (в N) (11)
где критическая граница в 0.5d с загруженной области, данное
Ь к югу о =
или б ^ о ^ к югу = 4 (с г) за квадратный нагрузки (13)
или б ^ о ^ к югу = 2 (с ^ к югу х ^ с ^ у ^ к югу 2, d) для прямоугольного нагрузки (14)
Пример
Испытание Группа C1
D = 3,11 дюйма (79 мм)
Н = 6,30 дюйма (160 мм)
L = 5,709 футов (1,740 м)
F ^ югу у.е. = 8514 фунтов на квадратный дюйм (58,7 Н / мм ^ 2 ^ SUP)
^ F 'к югу с = = 0.8fcu 6811 фунтов на квадратный дюйм (47,0 Н / мм ^ 2 ^ SUP)
^ К югу ы = 0,6200 in.2 (400 мм ^ 2 ^ SUP / м)
F ^ югу у = 72664 фунтов на квадратный дюйм (501 Н / мм ^ 2 ^ SUP)
BS метод
Прочность потенциала под действием сосредоточенной нагрузки
...
Диаграмма с Пухер
M = 0.23P кН · м / м [следует] P ^ югу Ф. = = 15.32/0.23 66,6 кН (15,0 KIPS)
Shear потенциала под действием сосредоточенной нагрузки
... использовать 1,50 согласно BS ограничения по глубине коэффициент Ь к югу о =
...
Прогноз конечная мощность составляет 66,6 кН, или 15,0 KIPS (изгиб).
ACI 318-05 метод
Прочность потенциала под действием сосредоточенной нагрузки
...
от Пухер Диаграмма: M = 0.23P кН · м / м
[Следует] P ^ югу Ф. = 3423 0,23 = 14882 фунтов = 14,9 кН 66,2 KIPS
Shear потенциала под действием сосредоточенной нагрузки
Ь к югу о =
P ^ югу против = 4
Прогноз конечной мощностью от ACI 318 равна 14,9 или 66,2 KIPS кН (изгиб).
Резюме предсказать конечный потенциал сдвига штамповки приведены в таблице 4 и 5, и видно, что ACI 318-05 и текущий BS прогнозировать разрушение при изгибе во всех, но 0,6% верхней и нижней панелей армированного короткий тест промежуток времени ( Е2 и F2). И МСА и BS коды дают сходные и весьма консервативные ценности на прочность палубы плиты. Для всех групп испытаний, предсказал провал нагрузки значительно ниже стоимости применяется нагрузку, которая была в пределах нагрузки услуг для каждой панели.
ИСТОРИЯ BD81/02 И ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛА SLAB ВКЛЮЧЕНИЕ CMA
BD81/023 была основана на всеобъемлющей теории, разработанные на Королевского университета в Белфасте; 4,5 и следующих излагается упрощенная методика расчета конечной местного потенциала в боковом сдержанный плит RC палубе. Метод предполагает, что мост палубы горбыль эффективно жесткой удерживающая система и механизм разрушения является режиме перфорации сдвига. Фактический объем изгиб арматуры в плите игнорируется. Создавать графики, полученные Киркпатрик и др. al.4 были использованы для создания максимально всеобъемлющее момент с точки зрения конкретных прочностью на сжатие и службы на глубину, где коэффициент
M ^ югу ар = K · F '^ с ^ к югу · ч зир 2 ^, где А = 0,21 / 4 · M ^ г ^ к югу (15)
или А = ^ 0.0525M югу R ^
Метод основан на результатах предыдущих исследований "Аль Макдауэлл и др. 16, в котором сосредоточены на геометрию деформации в боковом сдержанный кладки стен. Макдауэлл и др.. предполагается линейная зависимость в штамме в период с конца поддерживает и центральной зоне контакта. Геометрии деформации системы был использован в сочетании с упруго-пластических отношений напряженно-деформированного, чтобы получить всеобъемлющее момент сопротивления. Сходства свойств материала кладки и бетонных представила оправданным основу для использования этой теории для боков сдержанный железобетонных плит. Макдауэлл и др. al.16 описал бокового и выгибая моменты в виде двух безразмерных параметров R и U, где
... для неармированных разделе, г ^ к югу 1 = H / 2 Таким образом, ... (16)
... (17)
Чтобы включить расчет величины R на бетонную плиту, пластиковые формула напряжения для идеализированных упруго-пластических бетонных блоков стрессовых ситуациях, для сильных цилиндра до 10150 lbf/in.2 (70 Н / мм ^ 2 ^ SUP), была получена AS4, 6
Это было основано на Мэтток др. л. 17 новаторскую работу, что касается конечной параболических изгиб сжимающих напряжений на распределение эквивалентного прямоугольного распределения напряжений. Следует отметить, что после research7 в Квинс привело к изменению пластической деформации значение, чтобы охватить высокопрочный бетон, но это было после разработки BD81/02.3
Дифференцируя выражение для момента отношение к югу M ^ г ^ по отношению к деформации и, а результирующее решение квадратного уравнения численно, максимальное значение всеобъемлющей момент соотношение M ^ ^ к югу г распределялся
... (19)
... (20)
что дает
... (21)
Момент максимального всеобъемлющей коэффициент затем был использован для расчета эквивалентной области изгиба арматуры. Это означает, что повышение в силу в связи с всеобъемлющей действий была приравнена к увеличению прочности при изгибе за более высокий процент армирования. Эквивалентная площадь усиление изгиба при этом имеет вид
... (22)
Это был заменен на Long's18 уравнение для прочности на сдвиг перфорации, то есть, для кругового нагрузки или одного нагрузка на колесо
P ^ югу ру = 1,52 · (
Существуют определенные ограничения на использование всеобъемлющей теории, изложенные в BD81/02. Например, ограничения на пролет до глубины соотношение является обеспечение достаточной глубины раздела разработки всеобъемлющей тяги и нижний предел 0,3% усиление в обоих лица бетона, чтобы свести к минимуму тепловые или убыли растрескивание бетона и обеспечить структурную целостность в том маловероятном случае преждевременного выхода из строя механизма всеобъемлющей.
Пример: BD81/02 зир ^ 3 метод прогнозирования прочности испытания Группа C1
L / H = 10,875 и другие свойства, как в предыдущем примере.
От дизайна карт, к = 0,157 для л / ч и / '^ с ^ к югу
или ...
...
При А = 0,157
...
P ^ югу ру = 1,52
P ^ ^ ру к югу или P ^ югу BD81 = 588,0 кН, или 132 KIPS
P ^ югу BD81 ^ / P ^ югу ACI = 588/66.6 = 8,83
Максимальная нагрузка испытаний равна 333 кН (75 KIPS) для отклонения равна span/670 (то есть, 0,102 дюйма (2,6 мм), прогиба в 75 KIPS нагрузке равна спектр услуг нагрузки).
Предсказал конечной емкости при использовании BD81/02 является 8,88 раза больше, чем предсказано потенциала с использованием ACI 318-05 для испытания Группа C1. Таблица 6 показывает прогнозы использованием BD81/02 и сравнения с использованием предсказания ACI 318-05.
Анализ затрат
Всего стоимостью жизни (WLC) представляет собой расходы на строительство и поддержание моста через своего существования. BD36/0219 расчет стоимости моста через ее текущая стоимость (PV)
PV = C / (1 г) ^ ^ т SUP (24)
где с равной стоимости, г равна ставке дисконтирования, а Т равно раз за много лет.
Срок 1 / (1 г) ^ ^ т SUP известен как коэффициент дисконтирования, и видно, что величина г имеет доминирующее влияние. Казначейство Великобритании установить ставка дисконтирования для WLC мостов на 8%, хотя до этого он был 5%. 8% как правило, предпочитает мостовых конструкций с низкими первоначальными затратами, но снижает влияние долгосрочных расходов на обслуживание.
Было показано, что тест панели с одним слоем центра укрепления вели себя аналогично испытанию панелей с верхней и нижней арматуры. Это также представляет собой существенную экономию как в материальных и трудовых затрат на палубе плиты. Кроме того, есть значительное преимущество в установлении время менее половины суммы подкрепления в одном слое. Предварительный анализ затрат по оценкам 56% экономии затрат на палубе плиты подкрепления. Tilly20 показали, что стоимость задерживать транспортные средства может быть до 10 раз выше, чем стоимость сопутствующих работ моста и, что часто прерывания трафика, который имеет самый высокий стоимость влияние на стоимость всей жизни мостовых конструкций.
Влияние повышенная вероятность ремонта на изначально низкая стоимость моста показана на рис. 10. Это также свидетельствует о возможных долгосрочных сбережений, если мост спроектирован и построен за низкой долгосрочной эксплуатации. В свете данных фактов, мостовых конструкций с высокими первоначальными затратами, но имеют высокую прочность существенные для долгосрочных накоплений не только в ремонт и техническое обслуживание, но что более важно с точки зрения минимизации издержек управления дорожным движением. Корик мост не только сократили первоначальные затраты (56% экономии в подкреплении), но также имеет потенциал для намного ниже, WLC в связи с повышенной прочностью на палубе плиты. Это может быть улучшено с помощью эпоксидным покрытием подкрепления.
Дальнейших исследований
DRDNI рассматривает вопрос об использовании подкрепления в middepth. Предварительные испытания также проводились на FRP железобетонных slabs21 и следует надеяться, будет осуществлять полномасштабное тестирование и мониторинг мост палубы плиты с арматурой FRP. Центр исследований окружающей среды Встроенная (СБЕР) на Королевского университета в Белфасте в настоящее время участвует в совместных проекта по созданию волоконно-оптических датчиков для использования в коррозионного мониторинга в оффшорных структур. Этот метод также применим для преодоления технических исследований и развития устойчивой инфраструктуры.
ВЫВОДЫ
Основываясь на результатах этого исследования, следующие выводы были сделаны:
1. Натурные испытания моста подтвердили выводы 1/3-scale модели испытания в университет Belfast.8 королевы Кроме того, результаты тестирования предоставили ценную информацию о воздействии сжимающих действия мембраны на работоспособность реальной палубы моста плита с аналогичными переменных 1/3-scale тестовых моделей;
2. Прогибы в испытательных стендов, под нагрузкой для колес 25,3 KIPS (112,5 кН), не зависят от количества растяжение арматуры в тестовой панели;
3. Все испытания панелей были без трещин под нагрузкой услуг колесо KIPS 25,3 (112,5 кН), а все панели испытаний, в частности, тестовой панели с центром арматуры, был значительно уже ширины трещин, чем предсказано с использованием текущих стандартов. Ширины трещин в панелях с центром в подкреплении между -40 и 36% от стоимости трещины в тестовой панели с верхней и нижней укрепление на нагрузку в 51 KIPS (225 кН);
4. Палубе плит с центром в подкрепление сильные намного превышает дизайн предельными нагрузками и вели себя подобным образом, чтобы те с верхней и нижней усиление до при нагрузке 51 KIPS (225 кН). Это свидетельствует о том, что существенная экономия в размере усиление может быть сделано, и в связи с увеличением в бетонное перекрытие, это также должно обеспечить увеличение общей прочности моста палубе, не затрагивая ее поведение в условиях эксплуатации, а также
5. Используя преимущества всеобъемлющих действий в силу с боков сдержанный плиты, такие как мост палубы, очень низкий процент армирования возможно. Это уменьшает вероятность повреждений в результате коррозии арматуры. Кроме того, увеличение качества бетона и охватывают дальнейшего снижает риск коррозии. Таким образом, экономия в исходном материале и трудовых затрат, за счет уменьшения количества арматуры, также дает потенциал для снижения WLC, сводя к минимуму долгосрочного обслуживания.
Авторы
Авторы хотели бы выразить свою искреннюю признательность Северной Ирландии, Департамент регионального развития в поддержку данного исследования.
Нотация
^ К югу ы = укрепление области стали
B = ширина рассматриваемом участке
Ь к югу о = критических периметру
с = ширина квадратных нагрузки патч
с ^ к югу х = ширина патч нагрузки параллельно до перекрытия пролета
с ^ к югу у = ширина патч нагрузку по перпендикуляру до перекрытия пролета
D = эффективная глубина плиты
г ^ к югу 1 = половина всеобъемлющей глубине
е '^ к югу с = цилиндрическая прочность бетона на сжатие
F ^ югу у.е. = прочности бетона при сжатии (4 дюйма = 100 мм, кубы)
F ^ югу у = усиление текучести
Н = глубина плиты
А = безразмерный коэффициент всеобъемлющей момент
L = длина плиты
L ^ югу г = половине пролета эквивалентных жестко сдержанный арки
M = момент сопротивления
M ^ югу = всеобъемлющей момент сопротивления
M ^ югу ар = всеобъемлющей момент сопротивления жестко сдержанный плиты полосы
M ^ югу г = всеобъемлющее отношение момент
P = приложенной нагрузки
P ^ югу ACI = предсказал конечной мощностью от ACI318-05 дизайн код
P ^ югу BD81 = предсказал конечной мощностью от BD81/02 (мост стандартный дизайн)
P ^ югу BS = предсказал конечной мощностью от нормы проектирования BS
P ^ югу ру = предсказал конечной потенциала в соответствии с предложенным методом
P ^ югу T = применяется нагрузку
P ^ югу Ф. = прочность на изгиб штамповки
P ^ югу против = прочность на сдвиг перфорации
R = Макдауэлл и др.. S16 безразмерных материала и геометрических параметров для всеобъемлющей
U = безразмерных параметра Макдауэлл в (отклонение)
W = прогиб под нагрузкой точки
Ссылки
1. Канадская ассоциация стандартов, "Канадский Автодорожный мост Дизайн кодекса" CAN/CSA-S6-00 (R2005), Канады, 706 с.
2. Департамент регионального развития в Северной Ирландии (ранее Департамент по охране окружающей среды [МЭ]), "Дизайн М-Beam мост палуб-Поправка № 3 к мосту Дизайн кодекса," Н. И. Дороги службе штаб-квартиры, 1986, с. 11.1-11.5
3. Великобритания Дорожного Агентства ", BD 81/02: Использование сжатие действий мембраны в мост палубы," Руководство по проектированию дорог и мостов, В. 3, раздел 4, часть 20, август 2002, 20 с.
4. Киркпатрик, J.; Рэнкин, GIB и Лонг, AE, "Сила Оценка M-Beam мост плиты палубы", Инженер, В. 62B, № 3, сентябрь 1984, с. 60-68.
5. Киркпатрик, J.; Рэнкин, GIB и Лонг, AE, "Влияние на сжатие действий мембраны на работоспособности Контроль и плит Палубы мост", Инженер, В. 64Б, № 1, март 1986, стр. 6. -9, 12.
6. Рэнкин, GIB, и долго, AE, "Арчинг Повышение прочности действий в сбоку Сдержанная плит полосы," ICE-Труды зданий и сооружений, № 122, ноябрь 1997, с. 461-467.
7. Тейлор, SE; Рэнкин, GIB и Клленд, DJ, "Арчинг действий в средней прочности бетона плит," Труды Института гражданских инженеров, сооружений и зданий, В. 146, № 4, ноябрь 2001, с. 353 -362.
8. Тейлор, SE; Рэнкин, GIB и Клленд, Д. J ", высокопрочный бетон мост плиты палубы," Труды Института гражданских инженеров, мостов, В. 156, № BE2, июнь 2003, стр. 81. -90.
9. Sluys, LJ, и де-Борст Р., "Ошибка в равнинных и железобетона-анализ трещины и трещины высота," Международный журнал твердых тел и конструкций, В. 33, № 20-22, август 1996, с. 3257-3276.
10. BS5400: Часть 2
11. BD37/01 ", нагрузок для автодорожных мостов", Руководство по проектированию дорог и мостов, В. 1, раздел 3, часть 14, департамент транспорта, автомобильных дорог и движения, Великобритания Дорожного Агентства, август 2001, 123 с.
12. BD44/95 ", оценки конкретных автодорожных мостов и сооружений," Руководство по проектированию дорог и мостов, В. 3, раздел 4, часть 14, департамент транспорта, автомобильных дорог и движения, Великобритания Дорожного Агентства, 1995 (в редакции августа 2005) , 90 с.
13. Тейлор, SE; Рэнкин, GIB и Клленд, DJ, "Руководство по сжатию действий мембраны в мост плиты палубы," Техническая бумага 3, Великобритания бетона Группа по развитию мост / Британская ассоциация Цемент, июнь 2002, 42 с.
14. AASHTO, "Стандартные спецификации для автодорожных мостов", 17 издание, Американская ассоциация шоссе государства и должностных лиц транспорта, Вашингтон, DC, 1983, 1028 с.
15. ACI комитета 318 "Строительство кодекса требование Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05), американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, штат Мичиган, 430 с.
16. Макдауэлл, EL; МакКи, KE и Севин Е. "Арчинг действий теории кирпичные стены," Журнал строительной техники, ASCE, В. 82, № ST2, 1956, с. 915-1 к 915-18.
17. Мэтток, AH; Kriz, LB и Hognestad Е. "Прямоугольные бетонные распределения напряжений в Ultimate Дизайн прочности" ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 57, № 8, август 1961, с. 875-926.
18. Длинные, AE, "двухэтапный подход к прогнозированию Штамповка Прочность плит", ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 72, № 2, февраль 1975, с. 37-45.
19. BD36/92, "Оценка эксплуатационных расходов в сравнении альтернативных проектов по шоссе структуры" Руководство по проектированию дорог и мостов, В. 1, раздел 2, часть 1, отраслевой стандарт министерство транспорта, автомобильных дорог и движения, Великобритания Дорожного Агентства, Лондон , август 1992, 13 с.
20. Тилли, ГП "Финансовые последствия всей жизни затрат", железобетонный мост Группы по развитию Семинар по всей жизни Стоимостные железобетонных мостов, Британской ассоциации Цемент, 1995, 14 с.
21. Тейлор, С. и Маллин, B., "Арчинг действий в FRP-железобетонных плит," Международный журнал "Строительство и строительные материалы, V. 20, № 1-2, февраль-март 2006, с. 71-80.
Сьюзан Е. Тейлор лектор зданий и сооружений в Университете королевы Белфаст, Северная Ирландия, Великобритания. Она получила степень бакалавра в университете города Бат, Бат, Великобритания, и ее кандидат из Королевского университета в Белфасте. Ее исследовательские интересы включают мониторинг моста и морских сооружений.
Барри Ранкин это менеджер строительного дивизиона Северной Ирландии технологический центр на Королевского университета в Белфасте. Он получил степень доктора наук из Королевского университета в Белфасте.
David J. Клленд является главой школы планирования архитектурно-строительный университет (SPACE), Королевского университета в Белфасте. Он получил степень доктора наук из Королевского университета в Белфасте.
Джим Киркпатрик является независимый консультант и бывший глава группы структур, Северной отдела Департамента регионального развития, Северная Ирландия.
Надежность передачи Длина Оценка от Strand Слип Энд
Прочность-Headed Якоря с большим диаметром и Дип заливки в бетон
На разработку соответствующих полей напряжений Железобетона
Упрощенный дизайн Штамповка Shear Метод Слэб-Column соединения Применение нечетких обучения
Перфорация последипломного напряженной плиты-тестов и кодов
Моделирование Штамм Проникновение эффекты в волоконно-анализа на основе железобетонных конструкций
Единая модель Шир прочности для железобетонных балок-Часть I: Разработка