Структурные Оценка Мосты с преждевременным разрушения бетона за счет реакций Экспансивного
С 1998 по 2003 год, комплексное исследование было проведено на структурные производительности в эксплуатации мостов с преждевременным разрушения бетона в Техасе. Исследование включает пять основных задач: 1) полевые исследования; 2) разработка простой индекс повреждения (DI), 3) лабораторные исследования на поврежденной балки, 4) лабораторных исследований керна из поврежденных балок и 5) неразрушающего контроля на местах и лабораторных образцов. В этой работе, каждый аспект исследования является обзор, основные результаты для каждого аспекта обобщены, и их общее значение оценки. Преждевременная конкретные ущерб оказался уменьшить статическую мощность и долговечность пострадавших мостов, но как правило, не в значительной степени. Потенциально пострадавших мостов должны быть проверены, и простые индексы ущерба должны быть использованы для прогнозирования их вероятных оставшегося срока службы.
Ключевые слова: щелочно-кремнезема; мостов, повреждения; задержки эттрингит; полевых исследований.
ВВЕДЕНИЕ
Начало в конце 1995 года, Техас Департамента транспорта США (Тксдот) заметил преждевременной разрушения бетона в более чем 100 находящихся в эксплуатации мостов по всему штату. Большинство пострадавших элементы были предварительно напряженные балки, хотя субструктур (опоры, колонны, и наклонности) в какой-то мост сайты были также затронуты. Типичные ущерб предварительно напряженные балки состоит из горизонтальных трещин на нижней фланцев и продольные трещины снизу; и распределенных карту трещин, сосредоточены на, но не ограничиваясь заканчивается. Примером такой области ущерб на рис. 1. Хотя крекинга видимых на рисунке совпадает с расположением арматуры, аналогичного растрескивания в другом месте, далеко от подкрепления.
Это преждевременное разрушения бетона были вызваны две широкие механизмы повреждения щелочно-силикатного реакции (ASR) и задержка эттрингит образования (DEF). Каждое повреждение механизма происходит в рамках конкретных себя, и является более серьезным в присутствии воды.
Щелочно-силикатного реакции (ASR)
ASR был впервые выявлен в качестве конкретной задачи прочности в начале 1940 года, а также значительные исследования были проведены на него так, что времени1 ASR является реакция между кремнистых агрегатов и высокого щелочного поровой воды в близлежащих цементной матрицы. Высокая концентрация щелочи в порах вода имеет гидроксильных ионов, которые вступают в реакцию с кремнеземом с образованием геля на границе цементной матрицы и заполнителя. Этот гель растет, как он поглощает влагу из окружающей среды, а следовательно создания широких сил, которые могут дать карту поверхности трещин или popouts. ASR ухудшение необходимы следующие условия: 1) высокая концентрация щелочи в порах воды, 2) совокупности с реактивного кремнезема и 3) воды. В результате, ASR чувствительна к конкретным материалы, используемые в бетоне, а также расположение и состояние бетона.
Задержка образования эттрингит (DEF)
DEF впервые был идентифицирован как потенциальная проблема в heatcured бетон в начале 1980-х. Она была предметом серьезного исследования, поскольку then.2-4 эттрингит, нормальный продукт гидратации, является реакция между сульфатов, алюминаты кальция и воды. Первичная эттрингит, который является до конкретных множеств, не вредны. Повреждение вызвано DEF в затвердевшего бетона. Задержка эттрингит формы от реакции между разложить первичной эттрингит и воды, создавая гнезда эттрингит в пасте. Исследования показывают, что формирование задержки эттрингит усугубляется высокой начальной температуры отверждения. Высоко количества серы, которые будут предоставлены клинкера, может быть еще одним источником реакции. В обоих случаях контакт с водой с течением времени приводит к эттрингит реформы, создавая широкие силы. DEF, как ASR, показывает, как карту трещин. DEF ухудшение необходимы следующие условия: 1) разложить эттрингит или большое количество серы, и 2) водой.
Общая цель исследования, описанные здесь заключается в предоставлении Тксдот с конкретными инструментами для решения Inservice структур с преждевременным разрушения бетона за счет широких реакций. Эта цель была достигнута путем решения следующих задач: 1) полевые исследования; 2) разработка простой индекс повреждения (DI), 3) лабораторные исследования на поврежденной балки, 4) лабораторных исследований керна из поврежденных балок и 5) неразрушающего оценки полевых и лабораторных образцов. В остальном к этой статье, каждая задача обобщается и основные выводы. Дополнительная информация приводится в списке литературы с 5 по 8.
ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Начиная с 1995 года Тксдот заметил преждевременного разрушения бетона в значительное число находящихся в эксплуатации мостов по всему штату. Такое повреждение может потенциально угрожать безопасности этих мостов, и может потребовать, чтобы они были заменены, очевидно дорогостоящая процедура. Исследование описанных в данном документе показано, как отслеживать такие мосты, а не заменить их, используя простой Д. предсказать последствия преждевременного разрушения бетона за счет широких реакций. Результаты этого исследования могут быть использованы для достижения значительной экономии средств без ущерба для безопасности.
Полевые исследования
За 4-летний срок, полевые исследования были проведены на пять мостов Тксдот в различных частях штата Техас, выбран представлять спектр преждевременного разрушения бетона за счет широких реакций. Цель этих исследований на местах было отслеживать изменения во времени мосты с преждевременным разрушения бетона за счет широких реакций, чтобы иметь основу для сравнения с поврежденной балки которого тестирования описаны далее в этой статье. Мосты Межгосударственный шоссе 10 (I-10) по Атчисон Топика
Значений, указанных составлять по крайней мере три повторил показания, отличающиеся не более 1 Вероятная ошибка из этих значений может быть настолько большим, поскольку приблизительно 0,001 дюйма (0,025 мм), однако, из области измерения зависит от оператора ..
В некоторых из контролируемых структур, трещины шириной росли очень медленно, с течением времени, что свидетельствует о весьма медленной износа (рис. 2). В других структур, трещин шириной более быстро увеличилось с течением времени, что свидетельствует более быстрое ухудшение (рис. 3). Crack ширины даже снизился с течением времени в некоторых случаях, вероятно, в результате теплового движения и неопределенности измерения. По ряду пострадавших структур, эти полевые исследования документально увеличение ухудшения с течением времени и дал следователям информацию о факторах, которые сделали бы ухудшение происходит более медленно или более быстро.
Преждевременного износа из-за широких реакций в полевых и лабораторных образцов может быть напрямую связана с присущей восприимчивости, бетон и тяжести воздействия. Восприимчивость конкретные само по себе может быть связано с высокими температурами в процессе отверждения, высокий уровень медленно растворимых сульфатов в клинкера этапа цемента и щелочных загрузки бетона и реактивной агрегатов. Структуры с nonsusceptible бетона и мягким воздействием показали практически не преждевременного разрушения бетона, а структуры с восприимчивыми бетона и интенсивного воздействия показал значительное ухудшение конкретные. Например, в полевых и лабораторных структур, преждевременное разрушения бетона за счет широких реакций была сосредоточена в районах, подверженных смачивания. В этой области наиболее увлажнения и, следовательно, наиболее преждевременной разрушения бетона происходит на концах балок, которые подвержены риску попадания воды из швов на проезжей части поверхности, а на внешней лица за пределами фермы.
Из-за массивности (высокое соотношение внутреннего объема к общей площади земель), твердых конечных и промежуточных блоков диафрагмы конкретных балок коробки часто удается повысить температуру отверждения, чем остальная часть балки, и поэтому может быть по своей сути более чувствительны к повреждениям. В лабораторных образцов, наибольший ущерб наблюдалось в этих областях ..
Разработка простых INDEX УЩЕРБ
Простые расчеты мера ущерба, называется повреждение индекс (DI), была разработана с целью количественной визуальных наблюдений damage5 и сравнить уровни повреждения в различных местах, в одном элементе и между различными элементами. Это Д. И. вычисляется как Поскольку Д. используется для сравнения единиц являются произвольными. В этом исследовании, трещина шириной в тысячных дюйма, а также трещины длины в дюймах. Это Д. применяется в принципе различных видов ущерба. Было изучено данном документе, в связи с ущербом, вызванным широкие реакций.
Лабораторные исследования поврежденных балок
Пятьдесят шесть из предварительно напряженного железобетона балок коробки, изготовленные в период с июня по сентябрь 1991 года на заводе в Сан-Маркос, штат Техас, отображается преждевременного разрушения бетона в то же время во дворе, хранения и никогда не были установлены в Тксдот мостов. Четыре из этих балок, представляющих типичные диапазоны повреждения, были доставлены в Ferguson зданий и сооружений лаборатории (FSEL) при Университете штата Техас в Остине (UT Остин) на экспертизу. Лабораторные испытания проводились на части этих балок. Балки были номинальная длина 69,83 м (21,29 м), монолитных блоков конце 2,17 м (0,66 м) в длину. 1 фут (0,30 м) длиной ребра промежуточных был брошен на 23,33 футов (7,11 м) с каждой стороны. Полистирол была использована при формировании интерьера пустот. Тридцать 1 / 2 дюйма (12,4 мм) диаметром 270 KSI (1862 МПа) нити были распространены в нижней части балки. Арматурная сталь ASTM А615 был Grade 60 (414 МПа), а также разработка прочности при сжатии бетона 6000 фунтов на квадратный дюйм (41 МПа). Рисунок 4 показывает, размеры поперечного сечения этих балок.
Коробчатых балок были назначены BG1, BG2, BG3 и BG4. Два типа испытания были проведены на поле балки: изгиб доминируют и сдвига доминируют. Тесты на прочность на сжатие и модуль упругости проводились на ядрах взяты из балок. Балки и мест, из которых каждый образец пришли приведены в таблице 1. В таблице 2 представлены тесты и параметров мониторинга.
Отдельные образцы тестов с разбивкой по балка коробчатого сечения, из которой пришли образца, а также от типа теста. Суффиксы "F" и "S" обозначают изгиба доминируют и sheardominated, соответственно. Например, изгиб доминируют испытанию на BG1 называется BG1F. Сжатие образцов были названы в зависимости от места на поле, где балки ядер были приняты. Буквы "Е" и "W" обозначает конец блока и Сети, соответственно. Например, BG1E-1 обозначает основные принятые в конце-блок BG1. В последующих разделах, результаты, полученные от каждого типа испытаний суммируются.
Изгиб доминируют квази-статических испытаний
Изгиб доминируют Испытания проводились на образцах BG1F, BG2F и BG4F, используя механические винтовые погрузчик мощностью 600000 фунтов (2670 кН), а загрузка геометрии показано на рис. 5. Образцы опертой по неопрена несущих прокладок.
Линейные потенциометры были использованы для измерения вертикальных прогибов в середине пролета и на опорах, а также возможные скольжения на конец восемь нитей на конце на север. Тензометры были прикреплены к верхней, нижней и боковых поверхностей изгиба образцов, 1 фут (0,305 м) по обе стороны от центральной линии. Линейные потенциометры были использованы для определения изменений в ширину уже существующих трещин в различных местах на образцах. Тензодатчиков и линейных потенциометров были прикреплены к сканера, подключенного к ПК с программным обеспечением сбора данных. Акустические датчики излучения были прикреплены к балке вдоль испытательной службы, а также информации, полученной из них рассматривается далее в этой статье.
Чтобы получить наиболее полезных акустических данных о выбросах, шагнул истории нагружения с промежуточной разгрузки был использован (показано на рис. 6). Балка была загружена на 10 KIPS (44 кН), что груз был проведен до значительного акустического излучения на убыль. Балке был выгружен на 5 KIPS (22 кН), и что нагрузка была проведена до акустической эмиссии снова прекратились. Нагрузка увеличилась до 20 KIPS (89 кН), которая состоялась, а затем сократилась до 5 KIPS (22,25 кН) и провела. Эта картина (увеличение нагрузки на 10 KIPS [44,5 кН], хранения, разгрузки 5 KIPS [22,25 кН], а также проведение) повторяется до отказа.
На рисунке 7 показана нагрузка-смещение кривых flexuredominated образцов, а также предсказал отклика системы и максимальная нагрузка ожидается в соответствии с МСА 318-05.9 конечной потенциала три изгиба доминируют образцов изменялась лишь 2,7 KIPS (12 кН), или 2 % от самой низкой мощности, в то время как окончательное отклонение изменялась 3,44 дюйма (87 мм), или 32% от низкой отклонения. Фактические отклонения BG1 может быть больше, чем США; из-за ограничений на отклонения-измерительных приборов, фактические изменения в окончательном отклонение может быть меньше 32%. Все три образца перевезла более предсказал максимальной нагрузке 111,5 KIPS (496 кН). Отношения испытаны на прочность на изгиб рассчитан были 1,06, 1,04 и 1,07 для BG1F, BG2F и BG4F, соответственно. Эти значения, по крайней мере выше, чем стоимость 1,03 найдены Mattock10 для предварительно напряженных балок с хорошо связан сухожилий испытания в простой гибки. Таким образом, представляется, что минимальный ущерб уже существующие в критической области изгиба этих лучей не снижает их изгиб потенциал ..
Потому что балки были недостаточно укреплены, их изгиб потенциала регулируется доступных в силу напряженности аккорда (напрягаемой нить), при условии, что сжатие прочность бетона при сжатии аккордов была не слишком сократился на преждевременный износ. Поскольку все три образцы имели никаких видимых повреждений в верхней фланцев, их изгиб потенциала должны были почти равны.
Shear доминируют квази-статических испытаний
Три сдвига доминируют квази-статических испытаний были проведены. Северной половине BG1 был назначен BG1S; южной половине BG2 был назначен BG2S, а также южную часть BG4 был назначен BG4S. Сдвига образцы прошли испытания на FSEL в механических винтовых погрузчик мощностью 600000 фунтов (2670 кН).
Размещение 9 дюймов (229 мм) в ширину колодки подшипника была определена после рассмотрения двух различных случаях поддержки и вероятные виды разрушения, связанные с каждым. В обоих случаях, к северу несущая опора, удаленная от нагрузки, будут сосредоточены в твердых промежуточных Blockout с центром 6 дюймов (150 мм) из пустоты. Случаях будут отличаться в их размещения на юге площадку подшипник, площадку ближе к точкам приложения нагрузки.
В примере 1, как показано на рис. 8, на юге несущая опора под конец блока с центром и 6 дюймов (150 мм) из пустоты. Несущих прокладок были расположены симметрично по отношению длины к концам недействительными. Пролета была 22,17 футов (6,76 м). Связанных длины напрягаемой пряди, от конца балки в центре несущая опора, был 20 дюйма (0,508 м). Отказ регулируется путем дробления сжатия стоек в тканях, не прядь скольжения. В случае, 1, сдвига образца расположены так, что чем ближе был момент загрузки 35,5 дюйма (0,902 м) с юга поддержки. Это дало сдвига службы 1.5D, где г-расстояние от верхней части балки центру тяжести напрягаемой прядей. Дальше загрузка точка 101,5 дюйма (2,58 м) от опоры.
В примере 2, как показано на рис. 9, несущая опора в южной части блока был сделан, как в этой области (как и в flexuredominated тест), с центром в 16,5 дюйма (0,419 м) с конца пустоту. Пролета была 23,04 футов (7,02 м). Это позволит сократить связанные длина нити в 9,5 дюйма (240 мм). Большая часть сжатия стойки внутри конец блока, тем самым увеличивая его ширина от 10 дюйма (0,254 м), общая толщина ткани, в 48 дюйма (1,22 м), по всей ширине балки. Отказ регулируется прядь скольжения, без веб дробления. В случае, 2, чем ближе место погрузки составил 46 дюйма (1,17 м) с юга поддержку, предоставляя сдвига службы 2D. Чем дальше погрузки составило 112 дюйма (2,85 м) от опоры.
Это было бы идеальным, чтобы выполнить тест друг с поддержкой разрешения дела сравнения отдельных последствий широкого сжатия стойки и больше связаны длины. К сожалению, потому что одна половина каждой балке был зарезервирован для smallerscale исследований (ядер и кусочков), только один сдвиг преимущественно испытаний стало возможным в балке.
На рисунке 10 показана нагрузка-смещение кривых sheardominated образцов, а также горизонтальные линии с указанием максимальной ожидаемой загрузки рассчитывается в соответствии с МСА 318-05,9 использования ожидаемых конкретных неповрежденных прочности при сжатии 6000 фунтов на квадратный дюйм (41,4 МПа). Отношения испытаны расчетным прочности были 1,32, 1,18 и 1,18 для BG1S, BG2S и BG4S, соответственно. На этот показатель превышает 1,0 сделать, но в меньшей степени, чем ожидалось. Если номинальная мощность берется 5% fractile экспериментальных результатов, а также коэффициент вариации сдвига потенциала берется 20%, то средний коэффициент проверенных расчетным потенциал можно было бы ожидать приблизительно 1,37. Это больше, чем найти здесь, даже для BG1S, который имел наименьший ущерб. Чем больше поврежденных образцов почти 14% ниже средней ожидаемой для образцов с неповрежденными бетона.
На рисунке 11 показана связь между сдвига в критический раздел на провал, и прочность на сжатие конкретных ядер (см. далее в этой статье). Кроме того, на рис. 11 лучшие прямой линии подходят для тестовых данных и уравнения. (11-2) МСА 318-059 по номинальной прочности на сдвиг (V ^ с ^ к югу плюс к югу V ^ S ^) предварительно напряженных железобетонных балках. Сдвига в критической секции в связи с тем реакция конце минус собственный вес между поддержкой и до конца пустоту. Средняя численность основного был использован, т.к. ядра не были приняты из критической области сдвига. Количество уже существующих повреждений в критической области сдвига было меньше, чем сумма, видели в конце-блоков, но больше, чем видели в тканях.
Из имеющихся ограниченных данных, похоже, что уравнения. (11-2) МСА 318-059 могут быть безопасно использованы для прогнозирования прочности на сдвиг, основанный на сжатие прочность бетона кернов из критической области. Потому что ущерб не только снижает прочность на сжатие, но и прочность, а прядь скольжения в BG2S и BG4S и рухнул в конкретных концы BG2 подразумевает потенциал для образцов с очень низкой сильные сжимающие может упасть ниже кривой ACI. Слип испытаний будут рассмотрены далее в этой статье. Хотя прядь скольжения было отмечено, это не грубые и не контролирует провал.
Shear доминируют усталостные испытания
Для дальнейшей оценки важности веб ущерб в sheardominated конфигураций, тесты высокого усталость были проведены полномасштабные образцов, BG3N и BG3S, используя поддержку условий и пунктов погрузки на рис. 12. Основные результаты приведены в настоящем документе, и вспомогательная информация содержится в "Рош" и др. al.6
Во время испытаний образцов BG3N и BG3S, следующие параметры мониторинга: нагрузка, скорость циклического нагрузки, количества циклов нагружения, прогиб погрузки, дефлекторы на опорах, скольжение нитей предварительного напряжения, деформации ткани, расширение существующих трещин, трещины инициирования и распространения, и акустической эмиссии.
В таблице 3 приведены экспериментальные и расчетные значения, связанные с три сдвига доминируют квази-статических испытаний Боениг др. al.5 плюс два сдвига доминируют усталостных испытаний Roche.6 В этой таблице, V является сдвиг спектра действующих на балку поддержки, а N это число циклов до разрушения. Соответствующей кривой S-N приведена на рис. 13. Хотя он основан только на пять точек данных, рассчитанных надежности является приемлемым, как указано SUP R ^ 2 ^ значение 0,94.
Средняя линия экстраполировать вперед до 1 Реалистичных число циклов грузовиками в течение срока службы моста составляет от 5 до 8 млн, на основе 100000 грузовиков в год от 50 до 75 лет. Неоправданно высокие оценки циклов грузовиками в течение срока службы моста составляет от 45 до 70 миллионов, на основе среднесуточного объема движения грузовиков по 2500 машин в день от 50 до 75 лет. Кроме того, консервативные предположить, что каждый грузовик нагрузка constantamplitude, наихудший AASHTO дизайн сдвиговые нагрузки, а не более реалистичной переменной амплитуды усталости нагрузки. Inservice моста, как правило, испытывают переменное грузовика, и, как правило, никогда не испытывают высокие нагрузки дизайн 100% времени.
Конечная точка на кривой SN (по данным BG3S) также приводит к консервативной сравнений, потому что испытания на усталость была остановлена на 3328600 циклов, не позволяя балки на провал. Фактическое число циклов до разрушения (N) для сдвига силы диапазоне 129 KIPS (574 кН) неизвестно, но больше, чем 3328600 (обозначается пунктирной стрелкой справа от этой точки данных на рис. 13). Для большей фактической стоимости N, наиболее подходящим линии к кривой С. была бы еще более горизонтальной (меньший наклон), а также фактические значения для диапазона сдвига силы на кривой С. будет выше, дает еще больший запас прочности с по отношению к сдвигу спектра AASHTO силу конструкции.
Ниже, пунктирная линия параллельно наиболее подходящим линия представляет собой единый смещение вниз на одно стандартное отклонение на основе рассчитывается коэффициент вариации равный 6,6% в три квазистатических испытаний, проведенных др. Боениг и др., 5, и предполагается, быть похожими на два испытания на усталость.
Strand вывода испытаний на кусочки из поврежденных балок
Для использования в качестве образцов в прядь испытаний обрыва, один ломтик каждый из них был вырезан из балки и балки BG1S BG2N, и два ломтика были вырезаны из балки BG4S, с использованием специализированных высокого давления резки струей воды и содержащих гранат абразивный порошок. Поперечные и сбоку типичных ломтиками, показаны на рис. 14 и 15, соответственно. Ломтики были сокращены около 30 дюймов (0,76 м) длины для обеспечения достаточной длины нити в бетоне (примерно от 12 до 15 дюйма [0,305 до 0,381 м]), чтобы развивать связи стресс для тестирования. Бонд стресс рассчитывается как частное от деления вывода мощностей и связанные области.
На рисунке 16 показана участков среднем сильные связи в связи с тем из различных нитей по сравнению с Д. в оригинальной наружной поверхности балки, из которых вывода образцы removed.8 Даже в балке ломтики значительный ущерб, прочности, существенно не снижается. Это согласуется с результатами теста обсуждалось ранее, 5,6 которые предполагают, что способность балок с преждевременным разрушения бетона сосредоточены на концах была ограничена изгиба или сдвига потенциала, а не связь провал предварительного натяжения нити, даже в образцах с резким ухудшением на концах.
Лабораторные исследования керна из ПОСТРАДАВШИХ балок
Как видно из таблицы 4, гильзы были взяты из endblocks и ткани каждого квадрата балки после его загружен разрушение при изгибе, как описано выше. Сердечники из ткани были взяты в регионах, где изгиб трещины не были видны и ранее существовавших трещин были минимальными. 3 дюйма (0,076 м) диаметром бит, производя 2,75 дюйма (0,070 м) ядер, был использован, чтобы избежать поперечных стали. Сердечники взяты из тканей коробчатых балок была номинальной длиной 5 дюймов (0,13 м). Ядра, принятые в конце-блоков рвались номинальная длина 5,5 дюйма (0,14 м). Ядер были покрытые соединения серы следующие ASTM C617. Образцы хранились в тех же условиях, балок и испытаны в таком состоянии, а не на 100% относительной влажности. В сжимающих Испытания на прочность, нагрузки применяться непрерывно в размере от 20 до 50 фунтов на квадратный дюйм / с (от 0,14 до 0,34 МПа / с). В модуль упругости тесты, нагрузка применяться непрерывно со скоростью 35 ± 5 фунтов на квадратный дюйм / с (0,241 ± 0,034 МПа / с). Ядра были загружены на 40% от их ожидаемой конечной мощности, полностью выгружен с той же скоростью, а затем перезагрузка с той же скоростью на провал ..
Для балок BG1, BG2 и BG4, соответственно, прочность на сжатие стержней в конце-блоков, где ущерб был более выраженным, составляла 60%, 38% и 42% от прочности на сжатие ядра из тканей, соответственно, , когда ущерб был менее выражен. Как следствие, локальное воздействие ухудшения в связи с экспансивной реакций очевидно. Результаты основных исследований показывают, что внутренние повреждения в endblocks из BG1, хотя и поверхностно обнаружить, сделали эти конце блоков значительно слабее, чем тканей.
Как показано на рис. 17, ядер взяты из областей с большей Д. имеют более низкий сильные сжимающие. Точками являются построенные из ядер Балки BG1 (представляющих балок с небольшими присущих им проблем и мягким воздействием) и BG4 (представляющих балок с серьезными проблемами и присущие интенсивного воздействия), а Д. в каждом конкретном случае соответствует области ближе к балке место, из которого основные принято не было.
На рисунке 18 показана связь между модулем упругости и прочность на сжатие стержней из коробчатых балок. Параболических соответствовать кривой тест ценностей также построены, как это выражение, приведенное в разделе 8.5.1 МСА 318-059 за модуль упругости (Е к югу с = 57000 [квадратный корень из F] '^ к югу с ^ в США, традиционные единицы измерения).
В соответствии со статьей R8.5.1 Комментария к ACI 318-05,9 "измеренные значения находятся в диапазоне обычно от 120 до 80 процентов от указанной стоимости." Параболических соответствовать кривой измеренных значений на поле балки ядер варьируется от 81 до 33% от указанной стоимости. Преждевременного повреждения, кажется, не только уменьшить прочность на сжатие ядра, но и уменьшить непропорционально модуль упругости по отношению к этой прочность на сжатие.
Наконец, корреляция между видел максимальная ширина трещины и DI (рис. 19). Наиболее подходят кривая показывает, что Д. И. возрастает экспоненциально увеличивается максимальная ширина трещины.
Неразрушающего контроля
Четыре неразрушающих методов оценки были изучены: визуальный осмотр, акустическая эмиссия, коротких импульсов РЛС и влияния эхо. Основные результаты представлены в настоящем документе, и дополнительная информация содержится в Тинки и др. Конкретные al.7 данным АЭ приведены в Chotickai.11
Визуальный осмотр оказался ценным и экономически эффективным. С помощью численных индексов, таких как Д. И. предлагаемые в настоящем документе, она может обеспечить первоначальный сравнительной оценки ущерба. Полученные значения зависят от оператора, и это сильно зависит от поверхности препятствия, такие как краски и пятен. Акустическая эмиссия показали обещание количественной оценки распределенных ущерб, и было бы правильным для мониторинга на месте, при условии, что решения могут быть найдены на практические вопросы, такие как шум от транспорта и environmentallyinduced выбросов от дождя, ветра или замораживания. Результаты радиолокационного коротких импульсов были менее обнадеживающими, и ударно-эхо, хотя и несколько обнадеживает, было субъективным.
Общее значение РЕЗУЛЬТАТЫ
Существенные различия между поведением неповрежденных и поврежденных балки могут быть описаны в терминах стойка-andtie моделей (рис. 20). В изгибе доминируют тесты, сжатия стоек, как предполагается, связаны с относительно небольшой нагрузкой, и оставаться упругой, верхний аккорд несет все сжатия, а в нижней аккорда (напрягаемой прядь) несет всю напряжения (рис. 21). Таким образом прогиб преимущественно под усиленный пучки регулируются прочность на сжатие бетона в верхней аккорд в районе максимального момента.
Shear доминируют тесты регулируется конкретными прочности при сжатии в диагональных стоек сжатия, в конкретных прочность на растяжение в нижней аккорд, и прочность связи между напрягаемой прядь и бетона (рис. 22).
ВЫВОДЫ
Основываясь на результатах этого исследования и основные стойки-andtie механизмов было отмечено выше, можно сделать выводы относительно вероятного прочность железобетонных элементов с преждевременным разрушения бетона за счет широких реакции:
1. Преждевременный износ конкретные, измеряемые снижение прочности при сжатии поврежденного бетона, очень тесно связан с DI (рис. 17);
2. Д. может быть оценена быстро для конкретной структуры с точки зрения максимальной ширины трещин в этой структуре (рис. 19);
3. Сокращения в бетоне прочностью на сжатие из-за преждевременного разрушения бетона может быть связано с сокращением в качестве поврежденных членов, с использованием существующих моделей дизайна или стойки и галстук моделей и замене приведенной прочности при сжатии поврежденного бетона для ее прежнего уровня;
4. Потому что преждевременное разрушения бетона является более серьезным в бетоне, который постоянно мокрая, структуры на местах проявлять больше ущерба на концах балок под суставов мост палубы. Потому что те конце регионов, как правило, также подвергаются высоким сдвига, преждевременное разрушения бетона может иметь решающее значение для сдвига потенциала поврежденных балок, которые показали снижение на сдвиг мощностью около 14% по сравнению с, что в остальном идентичны, но неповрежденной балок, а также
5. Потому что в середине пролета балок регионах, как правило, не подвергались столько смачивания в конце регионах, в середине пролета ущерб из-за преждевременного разрушения бетона, как правило, небольшой, и момент возможности повреждения пучков существенно не снижается.
РЕКОМЕНДАЦИИ
Учреждения, отвечающие за железобетонных конструкций должны следить за трещины шириной в этих структурах, должны оценить соответствующие показатели ущерба использованием structurespecific кривые как и на рис. 19, должны оценить потери прочности при сжатии использованием структурно-удельного как и на рис. 17, и должны оценить соответствующие потери на изгиб и прочность на сдвиг с использованием обычных уравнений дизайна. Например, предположим, что последние максимальная ширина трещины, измеренная на той или иной структуры составляет 0,13 дюйма (3,4 мм). Используя рис. 19, это соответствует Д. И. 13097 (США, традиционные единицы измерения). Используя рис. 17, прочность на сжатие оценивается в 5170 фунтов на квадратный дюйм (35,6 МПа). Если это ниже заданной прочности при сжатии, ответственного учреждения должны использовать сдвига уравнений дизайн для оценки сокращения возможностей сдвига конце регионов пострадавших балки. Если срез оценкам, таким образом упал значительно ниже, используемый для проектирования, сжимающие сильные стороны могут быть проверены на основных тестах.
Авторы
Информацию об обзоре, основана на исследование 1857 ("Структурная оценке In-служба Мосты с преждевременным разрушения бетона"), проведенного в университете штата Техас в Остине под эгидой Техасского департамента транспорта. Тксдот технические контакты B. Merrill. Полевых измерений по данному проекту были проведены с помощью Y.-m. Ким, который руководил ME Крегер по соответствующему проекту. Авторы выражают благодарность сотрудникам и студентам Ferguson зданий и сооружений лаборатории, которые помогали в процессе тестирования, а также Тксдот персонала, связанного с изучением.
Ссылки
1. ACI Комитет 221 "Отчет о щелочно-Совокупный Реакционная (ACI 221.1R-98)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 1998, 30 с.
2. Hime РГ ", задержкой формирования эттрингит-Забота сборного железобетона"? PCI Journal, июль-август 1996, с. 26-30.
3. Лоуренс, Б.; Муди, ED; Гиллеметт, Р. и Карраскильо Элементы RL, "Оценка и смягчающие меры по Преждевременная бетона бедствия в штате Техас Департамента транспорта Бетон," Рынок цемента, бетона и агрегатов, В. 21, № 1, Июнь 1999, с. 73-81.
4. Collepardi, М., "ущерб в результате задержек Формирование эттрингит," Бетон International, В. 21, № 1, январь 1999, с. 69-74.
5. Боениг, A.; F , Austin, TX, октябрь 2000, пересмотренного октября 2001, 230 с.
6. "Рош", JM; Клингнер RE, и Фаулер, TJ, "Мосты с преждевременным разрушения бетона: тестированию на усталость при натурных, предварительно напряженного железобетона Box балок в противном случае сдвиг," Доклад 1857-3, Центр транспортных исследований Техасского университета в Остине , Austin, TX, октябрь 2001, 116 с.
7. Тинки, Б. В.; Фаулер, TJ, и Клингнер, RE, "Неразрушающий контроль предварительно напряженных балок моста с распределенными Ущерб," Доклад 1857-2, Центр транспортных исследований Техасского университета в Остине, Austin, TX, 2002 Августа, 106 с.
8. Memberg, Л., и Клингнер RE, "Мосты с преждевременным разрушения бетона: Ущерб, указатели, Strand-Пулаут тестов и полевых наблюдений," Доклад 1857-4, Центр транспортных исследований Техасского университета в Остине, Остин, штат Техас, июль 2003 , 214 с.
9. ACI комитета 318 "Строительство кодекса Требования Железобетона (ACI 318-05) и Комментарии (318R-05)," Американский институт бетона, Фармингтон, М., 2005, 430 с.
10. Мэтток, AH; Kriz, LB и Hognestad Е. "Прямоугольные бетонные распределения напряжений в Ultimate Дизайн прочности" ACI ЖУРНАЛ, Труды В. 57, № 8, февраль 1961, с. 875-928.
11. Chotickai П., "Акустический мониторинг выбросов предварительно напряженных балок моста с преждевременным разрушения бетона", тезис MS, Университет штата Техас в Остине, Austin, TX, май 2001, 258 с.
Анна Боениг является инженера-конструктора с PE Структурные Consultants, Остин, штат Техас.
Лус Марина F
Ларри Memberg является инженера-конструктора с Узун
Джо Рош инженера-конструктора с Техасского департамента транспорта, Остин, штат Техас.
Brian Тинки, старший инженер расследованию Мартина Мартина, Inc Лейквуд, CO
Ричард Э. Клингнер, ВВСКИ, является профессор Л. П. Гилвин в Департаменте по гражданским, архитектуры и охраны окружающей среды в Университете Техаса, Остин, штат Техас. Он является членом Комитета ACI изданий; комитетов МСА 349, Бетон ядерных структур; 355, Анкоридж бетонными, 374 Показатели основе сейсмических Проектирование зданий бетона; 523, ячеистого бетона; E803, факультет сети Координационного комитета и совместных ACI- ASCE-TMS Комитет 530, Кирпичный стандартами Объединенного комитета.
Тимоти Дж. Фаулер, ВВСКИ, является бывшим Келлог адъюнкт-профессор архитектурно-строительный университет штата Техас в Остине.