Введение переходного Дизайн зоны для настилов мостов ссылка Плиты Использование ковкого бетона

Эта статья представляет собой инновационный подход к проектированию переходных зонах между бетонной палубе плиты сегментов и прилегающих деформируемых ссылка плит на стальной балке композитных палубы моста. Раздел (ссылка плиты обеспечивает специальный класс бесшовной мост, для которых только мост палубы производится непрерывным, а не как на палубе, балки). Переходные зоны представляют собой часть из концов ссылка плиты представил отвлечь стресс от потенциально слабым звеном плиты / палуба плиты интерфейс. Ссылка плиты изучал здесь строится с инженерных цементная композитного (ECC), ультра пластичного бетона, принятых в последние демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган. Обычного дизайна из бетонных плит ссылка листья старых / новых конкретных интерфейс, самым слабым звеном системы палубы моста. Из-за наличия ссылки плиты зоны debond (часть ссылка плита debonded от балочный мост, чтобы обеспечить гибкость, петли), этот интерфейс также испытывает высокие концентрации напряжений. Кроме того, эффективность ссылка плиты дизайн зависит от целостности интерфейс, так что введенные вращения и деформации растяжения будут размещены в рамках деформируемых ECC ссылка плиты.

В основе предлагаемого подхода заключается в изоляции бетона / ECC интерфейс от структурной взаимосвязи между debond зоны и композиционных зоны в целях предотвращения поверхностного растрескивания. Сдвига шпильки и переносной сращивания укрепление расположенных в зонах перехода облегчения переключения нагрузки между бетонной палубе и связь ECC плиты. Эти изменения, как ожидается, причиной сдвига концентрации напряжений от конкретного / ECC интерфейс для объемной части ссылка ECC плиты. В поддержку этой новой концепции дизайна, экспериментальные испытания проводятся на поведение ссылка ECC плиты моста палубе балки связи. Детализация в переходной зоне, то есть интервал сдвига стад и развития длина / длина круга соединения требование, то, изложенных в методика основана на результатах сдвига шпилька / ECC pushout и укрепление вывода испытаний ..

Ключевые слова: растрескиванию; инженерных цементная композитного; коленях соединения шпилек.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Ухудшение состояния мостовых конструкций с механическими компенсаторы между опертой охватывает собой значительный дефицит инфраструктуры, что приводит к высокой техническое обслуживание и ремонт (Ким и др.. 2004; Lepech 2006). Повреждения, вызванные мусора накопления в расширение совместного приводит к утечке воды через трещины или совместных конкретных палубу, после чего коррозии балки и балки подшипников, как показано на рис. 1. Одним из путей решения этих проблем является использование ссылка плит для замены компенсаторов (Джанер Зия 1998). Ссылка плит обеспечить специальный класс бесшовной мостов, для которых только мост палубы производится непрерывным, а не как на палубе и балки.

Для достижения прочного бесшовной палубе мост повышенной стойкостью к агрессивным агентам, крайне важно, чтобы трещина шириной в ссылке плиты остаются плотно (менее 0,004 дюйма [0,1 мм], согласно NCHRP Доклад 380 [Краусс и Рогалла 1996]), а изгибной жесткости ссылка плите сводится к минимуму, чтобы уменьшить его влияние на простых пролета характер мост (Ким и др.. 2004). В бетонных плит ссылку, эти две цели прямо противоречат друг другу, просто из-за хорошо известной зависимости контролируемых ширина трещины в железобетонных при высоких показателей арматурной стали. Высокие показатели арматуры в свою очередь приведет к большой изгибной жесткости, которые не желательно добиться петли типа поведения за ссылку плиты. Кроме того, распилу суставов управления заполнить герметиком, которые обычно используются в бетонных плит ссылку в Мичигане и Техасе, чтобы снять стресс из-за механических и комбинированных нагрузок на окружающую среду (Джанер Зия 1998; Гилани и Янссон 2004), что потенциально создает проблемы, сходные с в тех компенсаторов из-за относительной большой ширины распила (более 0,118 дюйма

[3 мм]) и носить из герметика через нарушение сцепления, разделения, а также ущерб от несжимаемой мусора (Первис 2003). В целом, хрупкой природе нормальных конкретные пределы прочности ссылка мост палубы плит ..

В то время как это очень сложно, если вообще возможно, конкретные обеспечить жесткий ширины трещины с минимальным количеством арматуры, инженерных цементных композитов (ECC) представляют собой материал решение, которое может одновременно достичь жесткой ширина трещины (как правило, менее 0,002 дюйма [0,06 мм]) и свести к минимуму арматуры отношений в ссылку плиты. Это может быть достигнуто только путем ECC-типа из-за их сдержанный трещины наряду с высоким пределом возможностей деформации (растяжение значение напряжение соответствует пределу прочности, полученные в испытания на одноосное растяжение [рис. 2]). Типичным растяжение кривой растяжения в ECC при одноосном растяжении (испытания материалов без арматуры), показана на рис. 3, а также трещины развития на различных этапах загрузки. Как видно, трещина шириной в ECC материала не функцию армирования, как из железобетона, а скорее свойственно материал, сходный с прочностью на сжатие и модуля упругости. Растягивающих поведение упрочнения, то есть, увеличение нагрузки при увеличении напряжения без локализации в плоскости разрыва, отличает ECC от нормального бетона и фибробетона (FRC).

Бетонные и FRC показать смягчения напряженности после первого крекинга, то есть снижение нагрузки с повышенным открытии локализованного разрушения. Растягивающих потенциала штамм ECC примерно 500 раз выше, чем обычный бетон в данном случае ..

Значение ширины трещин в борьбе с коэффициентом проницаемости потрескавшегося бетона была продемонстрирована др. Ван и др. (1997). Коэффициент проницаемости свидетельствует о способности конкретных обойти жидкости с удельной вязкости при градиентом давления. Коэффициент проницаемости с трещинами бетона показал сократится на семь порядков (от 10-2 до 10-9 дюйма / сек [10 ^ -4 SUP ^ 10 ^ -11 ^ SUP м / сек]), а трещины уменьшается от 0,02 до 0 дюйма (0,55 мм до 0). Когда трещины падает ниже 0,004 дюйма (0,1 мм), скорость потока аналогична без трещин бетона. Следовательно, даже с большим числом поверхностных трещин, ECC может вести себя, как звуковые бетон без трещин, в силу своего жесткого контроля ширины трещины (как правило, менее 0,002 дюйма [0,06 мм]). Сходные результаты наблюдались также Lepech и Ли (2005).

Учитывая способность к самоконтролю жесткой ширина трещины, независимо от суммы подкрепления, использование ECC в качестве материала для моста плит палубе ссылка была предложена (Li и др.. 2003, Ким и др.. 2004, Ким и Ли 2004) . Исследование показало, что требования к собственности ссылка плиты заявки были удовлетворены механических свойств материала ECC. По сравнению с обычным бетоном, сдержанный жесткой ширина трещины ECC материала связано с превосходные возможности деформации, как ожидается, существенно усовершенствованы обеспечить стойкость к ссылке ECC плита, в результате реализации потенциала высокопрочных железобетонный мост системы палубе. Это мотивы принятия материала ECC в фактическом осуществлении ссылка ECC плиты на мосту палубе осенью 2005 года в Юго-Восточной Мичиган.

В бесшовной системы палубы моста, ссылка ECC плиты могут быть использованы для размещения моста деформации палубы из-за изменения температуры, живой груз, и сжатие, заменив типичных шов и конкретные ссылки плиты. Интерфейс между бетоном и ECC, однако, может стать слабым звеном в связи с минимальной механической взаимодействия и передачи нагрузки по холодному соединение между существующей бетонной палубе и новых литых ECC ссылка плиты, а конкретных и ECC не литой в то же время . Это явление наблюдалось Мичиган Департамента транспорта США (MDOT) (Гилани и Джунчунен 2001; Гилани и Янссон 2004), в предварительном следствии лабораторию, где дизайн ссылка ECC плиты после обычного бетона ссылка плиты процедур дизайна. Во время испытаний монотонной аварии на образец моделирования бесшовной палубе мостом ссылка ECC плиты, поверхностное щель между ECC и конкретные заметно выросли (рис. 4), а ширина трещин в ссылку ECC плиты были сохранены ниже 0,002 дюйма

(0,05 мм). Это означает, что макроскопически трещин системы мост палубе может быть трудно реализовать из-за большой потенциал межфазной трещины, хотя ECC материал удовлетворяет требованиям собственности ссылка плиты дизайн ..

Обычные процедуры дизайн для бетонных плит ссылка не решает этот потенциал поверхностного растрескивания проблемы. В дизайне обычных бетонных плит ссылка (Джанер Зия 1998), debond зоны начинается на границе ссылка плиты и конкретные палубе (рис. 5 (а)). Это накладывает высокие концентрации напряжений на этот интерфейс. Предыдущие эксперименты показывают, что прочность сцепления между бетоном и ECC (горячей совместное: бетон и ECC поданы в то же время) составляет около 290 фунтов на квадратный дюйм (2 МПа) (Zhang Li и 2002). Как упоминалось ранее, бетон / ECC интерфейс холодной соединенных при ссылке ECC плиты используется для замены расширения сустава, значительно снизить интерфейс прочность. В целом, это обычные процедуры дизайн делает интерфейс слабым звеном системы палубы моста.

В рамках предлагаемого нового подхода к проектированию в переходной зоне (рис. 5 (б)) на концах ссылка ECC плиты, однако, расположение шипов сдвига соединения стальной балке и палубные распространяются на часть ссылки ECC плита, переминаясь высокой концентрации напряжений ожидается в конце debond зоны от ECC / бетон интерфейс. В дополнение к сдвига шпильки, существующих продольной арматуры коленях сращиваются с новой арматуры в ссылке ECC плиты. Это создает переходную зону между debonded часть ссылка ECC плиты и конкретные палубе, или между структурными интерфейс и интерфейс материала (рис. 5 (б)). Сдвига шпильки и переносной сращивания укрепление расположен в переходной зоне облегчения стресса передачи между бетонной палубе и связь ECC плиты. Эти изменения, как ожидается, для предотвращения провала ECC / конкретные совместные, но и позволяет бесплатно часть ECC плиту неупруго деформироваться в ответ растягивающих растяжении, таким образом, действует как бесшовной компенсатора.

Для конструктивности причинам, тяжелые отливки Колдветер плит ECC ссылка не рекомендуется (Li и др.. 2005). В связи с этим, большинство тепловых деформаций навязанной ссылка ECC плита будет растяжение в природе. Таким образом, деформации сжатия за счет термической деформации не будет иметь важное значение для разработки ECC ссылка плит ..

Целью данной статьи является представление экспериментальных фона и дизайна переходной зоны между ECC ссылка плиты и прилегающих бетонных плит палубы. Во-первых, полномасштабное тестирование ссылка плиты под усталостной нагрузки будут представлены для демонстрации возможностей и преимуществ предлагаемого нового подхода к проектированию с особым акцентом на целостность ссылка плиты / конкретный интерфейс палубе. Во-вторых, элементы дизайна переходной зоны, то есть интервал сдвига шпильки и развития длина / коленях соединения длина верхней продольной арматуры мат будут уточнены по результатам сдвига стад pushout испытания и тесты укрепление вывода. Наконец, в реализации этого нового подхода к проектированию в последних (2005) ссылка ECC плиты демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган выделяется.

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Хотя обычные процедуры дизайн для бетонных плит ссылка не рассматриваются потенциальные проблемы поверхностного растрескивания, настоящий документ представляет собой новый подход к разработке переходной зоне между ссылка ECC плиты и прилегающей бетонной палубе плиты на основе экспериментальных исследований поведения ECC ссылка плиты моста палубе балки связи. Подробные процедуры для разработки переходной зоны, изложенных легко принятия практикующих инженеров. Эта процедура была принята в ссылку ECC плиты демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган. Новый дизайн переходная зона, предотвратить растрескивание поверхностного между ссылка ECC плиты и железобетонный мост палубы, обеспечивающие успешное выполнение ссылка ECC плиты. Это должно привести к весьма прочный мост бесшовной палубе, что приводит к значительно усовершенствована службы мост.

Усталостные испытания РАЗВЕРНУТОГО LINK SLAB ОБРАЗЦЫ

Обоснование ссылка плиты натурных испытаний

Три полномасштабной ссылка плиты образцы были испытаны циклически в поддержку утверждения о том, что поверхностное растрескивание может быть предотвращено недавно представил в переходной зоне в ссылку плиты и, следовательно, макроскопически трещин бесшовной палубы моста может быть спроектированы и изготовлены с плитами ECC ссылку. Хотя предыдущие исследования лаборатории ссылка плит (Джанер Зия 1998; Гилани и Джунчунен 2001), участвующих в тестировании 1/6-scaled моста, включая ссылку плиты с двух соседних пролетов, настоящее исследование было посвящено испытания полномасштабной ссылка плиты часть исключительно. По словам Ким и др.. (2004), условия проведения испытаний выработать эффективные тяжесть нагрузки пять раз больше, чем в полевых условиях с точки зрения крутящего момента, максимальной допустимой вращения конца балки в пределах нормы проектирования AASHTO (AASHTO 1998).

Экспериментальное исследование плит ECC ссылка был проведен с использованием репрезентативной секции (28 дюйма [711 мм] в ширину) по ссылке плиты между точками перегиба соседних плит палубе (128 дюйма [3250 мм] долго). Нулевой момент состояние в точках перегиба, а также граничные условия на пристани были смоделированы с помощью валика поддерживает на образце поддерживает цели и при загрузке точек (рис. 6). Для практических целей испытания установки представляет собой перевернутый ориентации ссылка плиты регионе.

Последовательность нагружения выбрали аналогична процедуре, принятой MDOT (Гилани и Джунчунен 2001), как показано на рис. 6. Все образцы были подвергнуты последовательной статической нагрузки в два раза прогиба, в результате чего напряжение арматурного проката с образцами LS-1 от 40% от предела текучести, что нынешний критерий стресс ограничения для бетонных плит ссылка дизайн. На заключительном этапе последовательных статических этапе загрузки имитирует потенциальных перегрузки. В ходе последующей процедуры циклической нагрузки, нагрузки при 40% выхода укрепление образцами LS-1 выбран как средняя нагрузка с амплитудой до отклонения максимума в 0,00375 рад угла поворота (рис. 6). Это максимальный угол поворота (0,00375 рад) соответствует допустимое отклонение пролет моста под напряжением нагрузки в соответствии с разделом 6.10.5 кода AASHTO (AASHTO 1998). Циклического нагружения была проведена для 100000 циклов в связи с ограничениями в плане наличия испытательного оборудования.

На рисунке 7 показан образец геометрии три ссылки плит, в том числе debond длина зоны (50 дюйм [1,27 м]), равный примерно 2,5% от Предполагается, прилегающих пролетов (оба 82 м [25 м] в длину). Толщина плиты была ссылка 9 дюймов (230 мм), что соответствует типичной толщиной палубе в опертой балки композитных мостов. Образцы LS-1, LS-2 и LS-3, были использованы для имитации конкретные ссылки плиты нового строительства, ECC ссылка плиты нового строительства и модернизация существующих палубе мост заменить механические компенсаторы с ECC ссылка плиты, соответственно.

Следует отметить, что для образцов, LS-2 и LS-3, предлагаемых в переходной зоне проектный подход был реализован, а это означает, что дополнительные шпильки сдвига были распространены в странах с переходной зоне ссылка плиты и дополнительные подкрепления в ссылку плита была коленях сращиваются с существующей арматуры в мост палубе образцов LS-3. Это отличается от ссылки плиты испытания, проведенные MDOT (Гилани и Янссон 2004), в которых испытательные образцы были разработаны на основе обычных ссылка плиты подход к дизайну, то есть ECC / конкретных интерфейс, прилегающих к зоне debond, в результате чего Интерфейс слабым компонентом в системе палубы моста.

Результаты и их обсуждение

Для успеха ссылка плиты применения, целостность ссылка плиты / палуба интерфейса и общей картины трещины (в особенности трещины) в объеме часть ссылки ECC плиты имеют решающее значение. Более подробную информацию о подготовке образца и экспериментальные программы, можно найти с "Аль-Li и др.. (2003) и Ким и др.. (2004). Следует отметить, что, поскольку включение ссылки ECC плитой моста колода на прочность причинам, а не грузоподъемность, образование трещин, если таковые имеются, их ширина на границе, а также трещины картины в объемной части ссылку плиты, в том числе ширина трещины и распределения являются одними из наиболее важных характеристик рассматриваются.

Для образцов, LS-2 и LS-3, результаты теста показали, не трескает на границе ссылка ECC плиты и бетонные плиты палубе во время циклических испытаний, в то время как предполагаемый микротрещин в основном ограничивается debond службы ссылку плиты до Место сдвига шпильки (рис. 8). Это означает, что трещины появились бы на бетон / ECC интерфейс если бы он был расположен в конце debond зоны. Изменение дизайна, чтобы найти конкретные / ECC материал интерфейс от структурных интерфейс (рис. 5 (б)) между debond зоны и балки / палуба композитных зоны предотвратить растрескивание на тот интерфейс. Кроме того, дополнительные сдвига шпильки помещается между этими двумя интерфейсами условии композитных действий между балкой и ECC плиты, эффективного проведения материала интерфейс с целью предотвращения растрескивания. В результате бетон / ECC поверхностного растрескивания, вызванного концентрации напряжений не происходит. Крекинг ограничено в debond сегменте ссылка ECC плите, где достаточным потенциалом деформации существует, чтобы разместить большие требования деформации.

Хотя разрушение конструкции не встречаются во всех образцов во время испытаний на усталость, треск моделей ECC ссылка плиты образцы были гораздо более желательным по сравнению с конкретной ссылки плиты образца, как показано на рис. 9. Для образца LS-1, небольшое число крупных трещин не наблюдалось. В усталости циклов, никаких дополнительных трещин были замечены в форме и существующих трещин образующихся при предварительной загрузки этапе постепенно расширялась. Ширины трещин в бетоне в конечном счете, достиг примерно 0,025 дюйма (0,64 мм) 100000 циклов нагрузки. С другой стороны, большое количество флокенов наблюдались в ECC ссылка плиты Образцы LS-2 и LS-3 во время предварительного натяжения этапе. Дополнительные микротрещины появились числа циклов нагружения возросла, а существующие ширина трещины были сохранены ниже 0,002 дюйма (0,05 мм), слабо открытия и закрытия на максимальных и минимальных нагрузок, до 100000 циклов. Такие жесткие трещины приводит к низкой проницаемостью (Lepech и Li 2005) и диффузии коэффициентов (Sahmaran и др..

2006), а также повысить долговечность ссылка ECC плиты особенно в суровых условиях окружающей среды, таких, как в регионах, где противообледенительной солей часто используются. Это различие плит ECC ссылку с бетонными плитами связь может быть достигнуто только при заверил целостность бетонной палубе / ECC ссылка плиты интерфейс, позволяя тем самым связь ECC плиты эффективно функционировать в качестве расширения совместной ..

ОБЗОР сдвига STUD PUSHOUT и укрепление вывода TEST

Исследовав поведение ссылка ECC плиты моста палубе балки связи и продемонстрировал возможности и преимущества предлагаемого нового подхода к проектированию для стран с переходной зоны в полномасштабных испытаний ссылка плиты, более детальные экспериментальные исследования были проведены на местном поведение нагрузки механизмы передачи в переходной зоне, то есть сдвига стад испытаний pushout (рис. 10) и усиление вывода испытаний (рис. 11). Подробная экспериментальных программ для испытаний могут быть найдены в Эль Li и др. (2003) и Цянь и Ли (2006). Только результаты этих тестов, имеющих значение для уточнения дизайна переходной зоны сообщается в настоящем документе. В частности, расстояние сдвига шпильки и развития длина верхней мат продольной арматуры, необходимых для передачи нагрузки по всей зоне перехода анализируются в следующем.

Смеси пропорций и результатов для сдвига стад pushout испытаний приведены в таблице 1, где три различных смесей ECC (ECC 1, 2 ECC и ECC 3) были проверены вместе с одной бетонной смеси в качестве сравнения. Как можно видеть, шпильки якоря в ECC (ECC 1) можно достичь гораздо более высокой прочности сдвига и скольжения емкость (структурные пластичность) по сравнению с сопоставимым бетона на сжатие из-за чрезвычайной пластичности ECC, которая подавляет хрупкого разрушения режима характерно конкретного ответа. Следует отметить, что ECC 3 образцы имеют два ряда сдвига шпильки, в общей сложности четыре шпильки и внутри плит, тогда как все остальные серии (ECC 1, 2 ECC, и бетон) имеют только один ряд два сдвига шипов на обеих плит, , как показано на рис. 10. ECC 3 образцах были проведены специально для изучения влияния расстояния (в продольном направлении моста палубе) в ответ структурных сдвигов Анкер-соединения. Расстояние было выбрано 4 дюйма (102 мм), что немного меньше, чем нижний предел предложенный код AASHTO (AASHTO 1998) (шесть раз стержень диаметром 4,5 дюйма

[114 мм] в данном случае) для консервативности. Диаметр шпильки соединитель был выбран 0,75 дюйма (19 мм), что является обычным в композитных материалов мост (и Cederwall 1996; Бади и др.. 2002). Сдвига результаты испытания на прочность в таблице 1 служат основой для расчета количества и промежутках между шипами в ECC переходной зоны подробно целей ..

Как показано на рис. 11, усиливая испытаний бар вывода проводились с целью получения соответствующей длины развития № 3 арматуры встроенный в материал ECC. В соответствии с Кодексом AASHTO (1998), минимальное соотношение арматуры для противодействия усадки и температурных напряжений необходимо предоставить по меньшей мере 0,125 дюйма ^ SUP 2 ^ / фут (265 мм ^ 2 ^ SUP / м) в каждом направлении. Чтобы обеспечить такое количество арматуры, № 3 арматуры с шагом 10,5 дюйма (267 мм) были размещены продольно в колоде. Это минимальный показатель арматура для верхней мат продольной арматуры, также используется в стандартных плит моста MDOT (MDOT 2001). Учитывая модернизация существующих мостом ссылка ECC плиты, № 3 арматуры должны были быть коленях сращиваются с новой арматурных прутков ссылка ECC плиты. Из вывода результатов тестирования (Li и др.. 2003), 6 дюймов (152 мм) длина заливки признана адекватной разработки текучести простых и эпоксидным покрытием арматуры в ECC, это означает, что развитие длины этих подкреплений в ECC является 6 дюймов

(152 мм). Код AASHTO (1998), однако, требует 12 дюймов (305 мм) Минимальная длина развития № 3 арматуры в бетоне. Таким образом, если код AASHTO (1998) потребности развития длина непосредственно приняты ECC, то он будет в меньшей мере консервативной, как и конкретные из-за высокой пластичности ECC, которая может полностью подавить неудачу связи расщепления, как иногда видели в укреплении бар вывода тест из бетона (Li и др.. 2003) ..

ДИЗАЙН переходной зоны

Shear стад подробно

Деформации (деформация) спрос на ссылку ECC плиты из-за усадки, тепловые эффекты, и жить нагрузки должны учитываться в debond зоне ссылка плиты. Таким образом, соответствующие силы (стресс), разработанные в debond зоны должна быть переведена через переходную зону обратно в композитных балки моста обеими сдвига шпильки и коленях сращивания подкрепления, в дополнение к конкретному / ECC поверхностное связи. Для консервативности, однако, вклад от арматуры и поверхностное связи будут игнорироваться при сдвиге стад подробно целей.

На основании сдвигу шипов в ECC (вместимость сторона) от сдвига стад испытаний pushout году максимальный спрос на штамм ECC (Li и др.. 2003, 2005) и соответствующие напряжения (силы, спрос), простая процедура, дизайн для стран с переходной зона подробно с точки зрения расстояния сдвига шпильки разработана.

Спрос побочных максимальное растяжение спроса штамм ECC (

... (1)

, где F [0.0000117 м / м / ° C]); 2,0 для соединений с двумя роликовыми подшипниками (по одному для каждой соседней службы), а прилегающих пролетное строение (один из больших L югу ^ 1 ^ L ^ 2 ^ к югу), дюймах; LDz является длина ссылка плиты зоны debond (= 5% (L ^ 1 ^ к югу L ^ 2 ^ к югу) GAP), дюймов; L ^ 1 ^ к югу, к югу L ^ 2 ^ длина соседних пролетов моста дюймов; GAP представляет собой разрыв между соседними балок моста дюймов; и Li [2003]);

Силы спроса F ^ ^ Sub D-соответствующее напряжение Как показано на рис. 12, соответствующее напряжение (800 фунтов на квадратный дюйм [5,5 МПа]), можно найти для данной растяжения (предполагается, значение 2%). Помимо этого, ссылка плиты шириной (же, как и мост шириной палубе W ^ S ^ к югу), а толщина ц необходимых для расчета общего спроса силы F ^ ^ г к югу, разработанные в ссылку плите, которая должна быть переведена через переходной зоны и является произведением То есть

F ^ югу г =

где F ^ ^ Sub-D есть сила спроса на ссылку плиту, которая должна быть передана сдвига шпильки; к югу S ^ ширина плиты ссылку (так же, как ширина палубы моста) и T ^ S ^ суб-толщина плиты ссылку

Создание стороны, как показано в таблице 1, прочность на сдвиг отдельных шипов в САОР (Q ^ м ^ к югу) было экспериментально исследованы и Ли Цянь (2006), а также новый результат pushout тест с двумя рядами общую четыре сдвига шпильки в каждой плиты. По данным ACI Строительный кодекс (ACI Комитет 318 +2005) для крепления в бетоне (код AASHTO [AASHTO 1998] не имеет соответствующего положения), требуется сокращение сдвигу сгруппированных якорь шипы могут быть проигнорированы, когда расстояние между сдвига является шпильки больше чем в три раза заливки длина шпильки. Это условие может применяться к ECC очень консервативно учетом того, что перераспределение нагрузки между различными сдвига шпильки (в продольном направлении моста), может возникнуть благодаря лучшей структурной пластичности шпильки в ECC. Это означает, что сдвиговая прочность ECC 1 и 2 ECC (36,2 и 43,2 KIPS [160,9 и 192,3 кН], соответственно), могут быть использованы в качестве нижней границы фактического структурных ответ, когда расстояние между сдвига шпильки более чем в три раза заливки Длина (3 дюйма

[76 мм] и в случае рис. 10). Для более тесного шаг сдвига шпильки (менее чем в три раза заливки длина), в результате ECC 3 (34,2 KIPS [152,1 кН]) могут быть использованы консервативно для целей проектирования ..

Силы потенциала F ^ с ^ к югу-номер сдвига шипов в каждом ряду на фланце балки стали могут считаться два или три, в зависимости от ширины балки фланец как это предусмотрено в код AASHTO (AASHTO 1998). Учитывая обычную прочность отдельных стад сдвига в ECC (Q ^ ^ м к югу), количество балок (N ^ ^ г к югу), а количество шипов сдвига в ряду (N ^ г ^ к югу), общая прочности на сдвиг для одной строки сдвига шпильки на все балки (R ^ югу ы = N ^ ^ к югу г N ^ г ^ к югу Q ^ югу м ^) может быть вычислена. Произведение R ^ югу S ^ и необходимое число строк сдвига шпильки (N) даст общей мощностью сдвига переходной зоны предоставляемый шипами. То есть

F ^ к югу с = югу R ^ S ^ N (3)

Количество и шаг сдвига стад строк в переходной зоне-Ставя на одну доску со стороны спроса (уравнение (2)) и сбытового потенциала (уравнение (3)) переходной зоны, количество рядов шипов сдвига требуется (N) можно быть получены следующим образом

N = F ^ Sub D ^ / R ^ югу ы =

По словам аль Li и др. (2003, 2005), длина ссылка ECC плита сумме 7,5% от каждой соседней балке пролета (L). В рамках этой длины, 5% от каждого пролета балки должны быть debonded по ссылке ECC плиту снижения ее жесткости, чтобы напряжение, развиваемое в ссылке плиты могут быть сведены к минимуму. 5% длины нарушение сцепления на основе результатов Caner Зия (1998), показавшие, что просто поддерживают конфигурации нескольких мостов не будет затронута в нарушение сцепления длиной до 5% от соседнего пролета балки. Кроме того, было признано необходимым продлить срок ссылки ECC плиты 2,5% далее в каждой соседней службы (длина переходной зоны), чтобы помочь передачи нагрузки от балок на ссылку ECC плиты за счет дополнительных шипов сдвига. Зная длину переходной зоны, шаг сдвига шпильки в переходной зоне (S ^ суб-м ^) может быть определена по следующей формуле

S ^ суб-м = 2,5% L / N (5)

Укрепление подробно

Как уже упоминалось ранее, № 3 усиление было проверено исследовать ее развития длина требование ECC. Хотя чрезмерно консервативной для ECC, код AASHTO (AASHTO 1998) будет принят для расчета длины развития и коленях сращивание длины существующих № 3 арматурного проката в ECC для простого принятия дизайнеров DOT. Следует отметить, что существующие верхней укрепление мат должен быть запущен в переходной зоне достаточно далеко, чтобы на коленях соединения с дополнительной арматуры в ссылку ECC плиты. Подробный расчет по длине развития и длиной круга соединения могут быть найдены в Эль Li и др. (2005) основан на коде AASHTO (AASHTO 1998).

И наоборот, если обе прилегающих пролетов длиной более 68,5 м (20,9 м) и типичных толщиной 9 дюймов (229 мм) палубе плиты используется, потребности в дополнительных арматурных стержня в ссылке ECC плиты могут быть удовлетворены с Нет 3. арматурного проката в промежутках между 10,5 дюйма (267 мм) (подробный вывод приведен в Приложении). По словам Гилани и Янссон (2004) и Li и др.. (2005), шесть из семи ссылку плиты уже построен MDOT (в том числе недавно построенный плит ECC ссылка) у смежных длин пролета более 68,5 футов (20,9 м), предполагая, № 3 арматурного проката могут быть использованы в промежутках между 10.5 . (267 мм) в большинстве случаев, если ECC должны были быть использованы в этих ссылку плит.

Только определение верхней ковер из продольных стержней арматуры покрывается в рамках этой статьи. Другие подкрепление, таких, как поперечное армирование в обоих верхней и нижней коврики, а также какие-либо минимальные подкрепление в нижней части мата не рассматривается. Эти подкрепления должны быть разработаны следующие AASHTO методики расчета. Точно так же все для укрепления подробно тротуары, стены барьер, или другие характеристики мост должен быть завершен после AASHTO дизайна процедур.

ОБЛАСТИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предлагается новый подход к разработке переходной зоны в ссылку плит была принята MDOT в последние ссылка ECC плиты демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган. Проект сайте Гров-стрит над Межгосударственный 94 в Ипсиланти, примерно 45 минутах езды от Детройта. На основе сотрудничества государственных должностных лиц транспорта, промышленности инженеров-консультантов и подрядчиков, а также научных кадров в Университете штата Мичиган, это первый демонстрационный проект инфраструктуры ECC материала в США (рис. 13) была завершена в середине ноября 2005 года.

После открытия движения в течение 1 года, ссылка ECC плиты показали отличную производительность. Нет межфазной трещины было отмечено, что видно в плечевой области на рис. 14. Часть интерфейса полос движения не могут быть непосредственно наблюдается из-за очень высокой интенсивности движения. Тем не менее, ожидается, что разница, если таковые имеются, должны быть очень незначительными между этими двумя частями интерфейса. Это краткосрочное наблюдение показывает обещание предлагаемого нового подхода дизайн зоны перехода.

Что касается усиления детализации, было установлено, что № 3 арматурного проката в промежутках между 10,5 дюйма (267 мм) удовлетворяют требованиям этой ссылке плиты применения. Потому что ссылка ECC плита была включена в новое строительство моста палубе, существующих подкрепление работать непрерывно в ссылку ECC плиты. Таким образом, рассмотрение на протяжении развития и / или длина круга соединения не было необходимости в этом приложении. Если эти подкрепления должна быть прекращена в переходной зоне, однако, они все равно могут быть сконструированы так же, как и в случае модифицированной, которая требует длина круга соединения от 14 дюймов (356 мм) и должен истекать не менее 6 дюймов (152 мм), как это рекомендовано AASHTO код (AASHTO 1998).

ВЫВОДЫ

Для реализации потенциала прочного конкретной системы палубы моста путем включения ссылки ECC плиты, новаторского подхода к разработке переходной зоны в ссылке горбыль были предложены. Этот проект также получил подход реализован в ссылку ECC плиты демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган. Неповрежденными интерфейс после 1 года работы предполагает обещание нового подхода зоны дизайн с переходной экономикой. В основу предлагаемого подхода является, чтобы найти конкретные / ECC интерфейс от структурной взаимосвязи между debond зоны и балки / палуба композитных зоны, предотвращения поверхностного растрескивания. Сдвиговые заклепками и коленях сращивания усиление расположены ссылки ECC плита зоны перехода дальнейшую помощь в передачи нагрузки между конкретными палубы и связь ECC плита.

Следующие выводы можно сделать из этого исследования:

1. Результаты полномасштабного эксперимента ссылку плиты позволяют предположить, что помимо сдвига шпильки в переходной зоне является очень эффективным в деле переноса концентрации напряжений от границы в глубь часть ссылки плиты. В результате этой концентрации напряжений сдвига, не трескает наблюдается у моста палубе / ссылка плиты интерфейс под усталостной нагрузки, а желательно микрорастрескивания формируется над debond зоне ссылка плиты до места сдвига шпильки;

2. На основе экспериментальных исследований на сдвиговых испытаний pushout шпильки, был сделан вывод, что стержень якоря в ECC позволяет достичь гораздо более высокой прочности сдвига и скольжения емкость (структурные пластичность) по сравнению с сопоставимым бетона на сжатие в связи с выше пластичности ECC. С арматурного проката вывода тесты, 6 дюймов (152 мм) длина заливки оказалась адекватной разработки текучести простых и эпоксидным покрытием арматуры в ECC, а это означает, что развитие длина этих подкреплений в ECC является 6 дюймов (152 мм). Тем не менее, код AASHTO (AASHTO 1998) требует 12 дюймов (+305 мм), минимальный срок развития № 3 арматуры в бетоне. Таким образом, если AASHTO код (AASHTO 1998) потребности развития длина непосредственно приняты ECC, это будет, по крайней мере консервативной, как и конкретные из-за высокой пластичности ECC, которая может полностью подавить неудачу связи расщепления, как иногда видели в арматурного проката вывода теста из бетона;

3. Экспериментальные исследования показали целесообразность и преимущества предлагаемой конструкции переходной зоны в ссылке ECC плиты. В целом предлагаемые в переходной зоне проектный подход в сочетании с передовыми материала ECC ECC делает ссылку плиту подходящим решением для мостовых ухудшение проблем, связанных с механической стыков, и, возможно, гораздо более прочный по сравнению с бетонными плитами ссылка разработан с использованием традиционных методов, а также

4. Предлагаемого в переходной зоне дизайн подход материализовался на основе детальных процедур, основываясь на полученных экспериментальных результатов сдвига стад испытания и тесты pushout укрепление вывода. Кроме того, этот новый метод проектирования был реализован в настоящее время связь ECC плиты демонстрационного проекта в Юго-Восточной Мичиган, проверки его в качестве полезного и разумного дизайна инструмент для практикующих инженеров, мост.

Авторы

Эта работа была поддержана грантом исследований Мичиганского Департамента транспорта в Университете штата Мичиган с руководителями проектов D. Джунчунен (2001) и Р. Тилл (2002-2006 годы). Эта поддержка выражается искренняя признательность. Г. Фишер, С. Ван, М. Вайман, М. Ли, Янга и EH вклад в этот проект.

Ссылки

AASHTO 1998 года "AASHTO LRFD моста дизайн Спецификация", второе издание, Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц, Вашингтон, округ Колумбия.

ACI Комитет 318, 2005, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский Институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 430 с.

Л., и Cederwall, К., 1996, "Push-испытания на Коты в высокой прочности и нормальной прочности бетона," Журнал Строительство исследований стали, В. 36, № 1, с. 15-29.

Бади, SS; Тадрос, МК; Kakish, HF; Splittgerber, DL, а также Baishya, MC, 2002, "Большие Коты Shear для композитных действий в стальных балок моста" Журнал Мостостроение, май-июнь, с. 195-203 .

Джанер, А., Зия П., 1998, "Поведение и дизайн Слэб ссылка на бесшовные Палубы мост" PCI Journal, май-июнь, с. 68-80.

Гилани А., Джунчунен Д., 2001, "Ссылка Плиты для шарнирно опертой мостов: Включение Engineered Цементные композиты", доклад № MDOT SPR-54181, штат Мичиган Департамента транспорта, июль, 88 с.

Гилани А., Янсон, П., 2004, "Ссылка Плиты для шарнирно опертой Мосты, Доклад № MDOT SPR-54181, штат Мичиган Департамента транспорта, июнь, стр. 129.

Ким, YY; Фишер, Г. и Li, VC, 2004, "Выполнение настилов мостов ссылка Плиты Разработанный с ковкого Engineered Цементные Композитный (ECC)," Структурные ACI Journal, V.101, № 6, ноябрь-декабрь ., с. 792-801.

Ким, YY, и Ли, VC, 2004, "Усталость Ответ настилов мостов ссылка Слэб Разработанный с ковкого Engineered Цементные Композитный (ECC)," Труды Международной конференции по бетону в тяжелых условиях "Окружающая среда

Краусс, PD, а Рогалла Е.А., 1996, "Поперечные крекинг во вновь построенных Палубы мост" Доклад 380, Национальный совместную программу исследований шоссе (NCHRP), транспортным исследованиям.

Lepech, MD, 2006, "парадигма для интегрированных структур и Материалов для устойчивой транспортной инфраструктуры", кандидатская диссертация, Мичиганский университет, Ann Arbor, MI.

Lepech, MD, и Ли, VC, 2005 ", водопроницаемость Треснувший Цементные композиты", 4539 Бумага из сборника докладов, ICF 11, Турин, Италия. (CD ROM)

Li, VC, 1993, "От Микромеханика для зданий и сооружений-Дизайн Цементные композиты применению в подземном строительстве", JSCE Журнал структурной инженерии и сейсмостойкого строительства, V. 10, № 2, с. 37-48.

Li, VC, 2002, "Размышления о исследованиям и разработкам Engineered Цементные композиты (ECC)," Известия МПМ Международное рабочее совещание по ковкого армированного волокном Цементные композиты (DFRCC)-приложений и оценки (DRFCC-2002), Такаяма, Япония , октябрь, с. 1-21.

Ли, В. C.; Фишер, Г., Ким, Ю. Ю.; Lepech, M.; Qian, S.; Вайман, M.; и Ван, S., 2003, "Заключительный отчет о прочного Плиты Ссылка для бесшовные мост Палубы основе упрочнения Цементные композиты", Мичиган Департамент транспорта , октябрь, стр. 96.

Li, VC; Lepech, M.; Li, M.; Линч, J.; и Хоу, T., 2005, "Поле Демонстрация прочная плита Ссылка для бесшовные мост Палубы основе упрочнения Цементные композиты", окончательный доклад, представленный в Мичиган Департамента транспорта, декабрь, стр. 147.

MDOT, 2001, "Стандартные плиты моста (Load Дизайн фактор и эмпирические дизайн)," Мичиган Департамент транспорта, Бюро по шоссе технического обслуживания, опубликованное 27 ноября 2001.

Первис Р., 2003, "Мост палубе совместный концерт", NCHRP Синтез 319, транспортным исследованиям, 58 с.

Цянь, S., и Ли, VC, 2006, "Влияние Пластичность бетона Материалы по Shear Ответ Стад соединения", ACI Журнал Материал, В. +103, № 1, январь-февраль, с. 60-66.

Sahmaran, M.; Li, M.; и Ли, VC, 2007, "Транспортные свойства Engineered Цементные композиты под хлорид воздействия", ACI материалы Journal, В. 104, № 6, ноябрь-декабрь, с. 604 -611.

Ван, K.; Янсен, округ Колумбия, и Шах, SP, 1997, "Исследование проницаемости потрескавшегося бетона", цемента и бетона исследований, V. 27, № 3, с. 381-393.

Вайман, MB, и Ли, VC 2003 года "Hygral Поведение Engineered Цементные композиты (ECC)," Международный журнал по восстановлению зданий и памятников, т. 9, № 5, с. 513-534.

Zhang, J., и Ли, VC, 2002, "Влияние угла наклона по волоконной Разрыв нагрузки в армированных волокном Цементные композиты," Составные науке и технике, В. 62, № 6, с. 775-781.

Шуньчжи Qian является научным сотрудником Microlab факультета CiTG, в Технологический университет Делфта, Делфт, Нидерланды. Он получил докторскую степень в Университете штата Мичиган, Ann Arbor, MI. Его исследовательские интересы включают применение высокопроизводительных армированных волокном цементных композитов на шоссе и других систем инфраструктуры для повышенной надежности и устойчивости.

Michael D. Lepech является профессором в Департаменте гражданской и экологической инженерии Стэнфордского университета, Стэнфорд, Калифорния. Он получил BSE, MSE, и докторскую степень в Университете штата Мичиган. Его научные интересы включают в себя разработку и моделирование прочного высокопроизводительных цементных композитов для использования при разработке устойчивых систем инфраструктуры.

Yun Ен Ким доцент кафедры гражданского инженерного Chungnam национальный университет, Тэджон, Южная Корея. Его исследовательские интересы включают проектирование волоконно-цементных композитов армированных и их структурных приложений, в том числе прочного модернизация инфраструктуры в возрасте.

Виктор C. Li является профессором в Департаменте гражданской и экологической инженерии в Университете штата Мичиган. Его исследовательские интересы включают дизайн ультра пластичного и зеленый цементных композитов и их применение в инновационных инфраструктурных систем и интеграции материалов, строительных конструкций, а также экологическое проектирование.