Сейсмические Модернизация Монолитные Место стальные колонны Shell в Бент соединения Cap

Три экземпляра, состоящий из монолитно-место стальная оболочка (СНПЧ) колонки и изогнутых крышки настроен на форме Т-связи были построены и испытаны в имитационных сейсмических нагрузок. Представляя собой типовой конфигурации наклонился моста используется на Аляске Департамента транспорта, три образца использовали оболочки толстых колонн железобетонных и оценка адекватности метода обновления для непосредственного осуществления на местах. Каждый образец модернизированы в колонке, изогнутый колпак, и его связи в соответствии с действующим сейсмическим нормам дизайна. Эта статья представляет дизайн обновления метод улучшения сейсмических выполнения типовых мостов наклонности построен на Аляске, а также ключевые результаты эксперимента.

Ключевые слова: проектная мощность; монолитно-место стали оболочек; совместных сдвига дизайн, проектирование сейсмостойких сооружений.

(ProQuest: ... означает формулы опускается.)

ВВЕДЕНИЕ

Предыдущие исследования показали, что существующие мосты в штате Аляска будет развиваться нежелательные режимы отказа при воздействии сейсмических нагрузок. Выявленные недостатки (Силва и др.. 1999): 1) чрезмерное количество столбцов продольной стали достигать 10%, которые были выявлены в существующих столбцов, 2) недостаточно пучка продольных и поперечных стали примерно на 50% была выявлена, 3) недостаточное совместных стали сдвига для поддержания уровня основных растяжения из колонки неупругих действия и 4) заливки стали оболочек в совместных регионе показали, чтобы вызвать чрезмерное повреждение крышки пучка при низких уровнях колонке ротации. Из комбинированных характер этих недостатков нынешнего моста модифицированной практике не применяются непосредственно к модернизации существующих мостов построены на Аляске. В результате, существует необходимость в разработке процедур для строительства сейсмических модернизация этих систем.

В последние десятилетия исследователи разработали модифицированной меры для мостов, которые привели к улучшению сейсмического отклика. Некоторые из этих мер на внешних напрягаемой изогнутой крышкой в продольном направлении (Ингам и др.. 1994). В данной работе напрягаемой была также проведена, но изогнутая крышка только предварительно напряженных в поперечном направлении. В отличие от предварительного напряжения продольной, поперечной предварительного напряжения только увеличивает мощность сдвига сустава, но не привести либо к снижению основных растягивающие напряжения или увеличение сдвига и изгиба потенциала изогнутой крышкой. Поскольку поперечные напрягаемой ранее не была исследована, она заслуживает расследования на предмет ее полезности в области приложений.

Другие стратегии модифицированной участие опалубка соединения с бетоном (Ингам и др.. 1994), стали (Алькосер и Jirsa 1993), или, совсем недавно, армированных волокном полимера (FRP) композитов (Pantelides и др.. 2004; Силва и др.. 2007 ). В своем докладе Ингам и др.. (1994) исследовали процесс полного сустава. В других альтернатив, ссылка пучка была построена в качестве средства для сейсмических обновления (Пристли и др.. 1993), и плиты стали сварочные были построены на концах колонке продольной арматуры для улучшения бар крепления (Парк и др.. 1993). Эти стратегии модернизации был разработан для систем, которые не имеют достаточного продольной и поперечной арматуры в колоннах и совместных поперечной арматуры, и они непосредственно не применяются к системам, которые были построены с уровнями колонке продольной арматуры, выявленных в этих мостов. В этом исследовании, прототип образца был спроектирован и построен с вышеуказанными недостатками расследования сейсмических улучшений и предложить процедуры для осуществления области ..

Короче говоря, цели Были исследованы: 1) уменьшить колонке продольной арматуры до уровней, которые могут обеспечить надлежащее пластичного сейсмической реакции, 2) сократить часть стального корпуса для обеспечения разрыв между корпусом и стальной изогнутый крышка; и 3) увеличить изогнутой крышкой с конкретным куртка для обеспечения надлежащего расстояния арматуры и установка дополнительных изгиб и совместных поперечной арматуры (Шритарана 2005). Предыдущие исследования также показали, что оставляя зазор стальная оболочка позволяет избежать значительного ущерба изогнутой крышкой при малых поворотов, потому что чужих действий корпуса от окружающего бетона избежать (Силва и др.. 1999). И наконец, увеличение изогнутой крышкой также приводит к снижению основных напряжений растяжения.

Три единицы, которые определены в настоящем документе в качестве 1-го, 2 и 3 были построены и испытаны в имитационных сейсмических нагрузок для расследования адекватности метода обновления для непосредственного осуществления на местах. Предварительный анализ показал, что необходимо уменьшить коэффициент продольной колонке подкрепление, в противном случае неудачи совместной сдвига будет развиваться под урожай уровнях напряжения в колонке продольной арматуры. Результаты испытаний показывают, что три единицы разработали пластичный ответ до перемещения пластичности 5. Помимо этого пластичность, основным путем отказа от группы 1 было обусловлено чрезмерным совместных поперечных растяжений и, соответственно, потери крепления бар. Улучшить совместное подробно была внедрена для единиц 2 и 3. Между пластичности 5 и 7, 2 группа опытных умеренные уровни напряженности деградации, а также в результате умеренного поперечных растяжений при совместной регионе. За 7 пластичности, основной режим отказа 2-го энергоблока было отнести к разрушению колонке продольной арматуры, а также каких-либо существенных потерь бар крепления не наблюдалось.

По сравнению с единицы 1 и 2, 3 группы достигла 30% выше, поперечная сила, что привело к значительному росту потребности в суставе. Хотя Группа 3 сустава posttensioned в поперечном направлении, и значительные сокращения в совместном поперечных растяжений были записаны за 6 пластичности, сбоев объяснялось крепления бар потерь. Это объясняется большой ущерб в нижней части изогнутой крышкой, в результате чего из уменьшение зазора между корпусом и стальной изогнутый шапку. Подробное описание разработки и дальнейшего экспериментальные результаты обсуждаются здесь ..

ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Это исследование исследовали обновления метод улучшения производительности сейсмических мостов построен в штате Аляска. Лабораторный образец был разработан, построен и испытан в имитационных сейсмической нагрузки с основной целью исследования возможности для практического осуществления предложенного метода обновления.

TEST SETUP

Три экземпляра, состоящий из монолитно-место стальная оболочка (СНПЧ) колонки и изогнутых крышки были настроены к форме Т-связи по установке, изображенной на рис. 1. Для простоты конструкции и безопасности, а также в связи с его позиция поля, эта конфигурация состояла размещения единиц вверх-вниз, как показано на рис. 2 (а). Для всех остальных документе, однако, регионы единицы определяются как они будут появляться в полевых условиях.

Строительство единиц была проведена в два этапа. Строительство, как построенный разделе было сделано в первой фазе, а на втором этапе, как построенный часть была изменена по мере необходимости и новых модернизированных раздел был добавлен. Эффективная высота колонны 2,72 м (8,9 м) и осевой нагрузкой 710 кН (169 кип) для осевой нагрузки соотношение AXL = 8%. Тензометры были размещены на арматурной стали, линейной переменной дифференциальных преобразователей (LVDTs) были прикреплены к совместной и нагрузки клетки были помещены для измерения осевой нагрузки. Привод был внутренний LVDT и динамометр для измерения бокового смещения и нагрузки. Цифры 2 (б) и (с) показывают, просто LVDTs используются для записи и оценки эффективности соединений.

Подробный список всех свойств материалов, используемых в анализов представлены в таблицах 1 до 3. Все материалы, тесты для любой бетонных или стальных были получены из множества три, и они приводятся в этих таблицах, как усредненные значения.

AS-НАСЕЛЕННЫХ ОБРАЗЦОВ СХЕМА арматуры и ИЗГОТОВЛЕНИЕ

Как показано на рис. 3 (а), столбца, построенный продольной арматуры состояла из двадцати D32 (№ 10) с барами процента армирования на 6,1% и крепления длиной 690 мм (27,2 дюйма). Стальная оболочка была 13 мм (1 / 2 дюйма) толщиной заливки длины в изогнутой крышкой 89 мм (2,25 дюйма). Поперечной арматуры была представлена только для строительных целей. Верхняя и нижняя крышки изогнутых продольной арматуры из восьми D16 (№ 5) баров. Поперечной арматуры состояла замкнутых D13 (№ 4) стремена расположенных на 254 мм (10 дюйма), см. рис. 3 (а). Подбор как построенный укрепление макет, поперечное армирование отсутствует, была представлена в соединения, которые не соответствуют текущей сейсмической стандартов проектирования (AASHTO 1998; Колтранс 2006).

Вопросы проектирования ПО модернизированы / UPGRADED РАЗДЕЛ

После, как построенный раздел был построен, изменения были осуществлены в соответствии с четко установленных принципов построения сейсмических улучшить сейсмические характеристики устройства.

Колонка соображений дизайна

Продольной арматуры был сокращен до армирования ниже 4,0%. Сокращение усиление в лицо столбец уменьшить момент в колонне потенциала, а затем уменьшить объем основной растягивающие напряжения, которые передаются в общую. Это может служить в качестве средства защиты суставов от чрезмерных повреждений и предотвращения вывода продольной арматуры (Пристли и др.. 1996). Другие подробности эффективной для улучшения бар крепления исследовались в парк и др. (1993) и состоял сварки пластин на концах арматуры. Этот вариант, однако, является весьма трудоемким и не был исследован в настоящем документе.

Чтобы получить доступ к арматуры, стального корпуса, был сокращен оставляя зазор между корпусом и стальной изогнутый нового интерфейса раздел шапку. На рис. 3 (б) и 4 (а), разрыв 51 мм (2 дюйма) для блоков 1 и 2 и на рис. 4 (с), разрыв был сокращен до 13 мм (0,50 дюйма) для группы 3. Рекомендации по сокращению этого разрыва региона объяснил позже.

После резки стального корпуса, укрепление было разоблачено и восемь баров колонки были вырезаны прямо над встроенной как-изгиба кепка. Новый раздел колонна состояла из двенадцати D32 (№ 10) продольной арматуры, сокращая тем самым укрепление соотношении от 6,1% до 3,7%. Это усиление соотношение было одинаковым для всех подразделений и был использован для разработки изгиб, сдвиг, и совместные поперечной арматуры для новых изогнутых шапку. Момент кривизны анализ колонке была проведена на участках пути с усилением отношение 6,1 и 3,7%. Внутреннего равновесия сила, определяемая по формуле. (1).

... (1)

В уравнении. (1) и, как построенный разделе, когда внутренние напряжения сжатия, то аци = 1, ASI = 1, и Аши = 1, когда напряженность в МСА = 0, ASI = -1, и Аши = 0 (Сильва и Seible 2001), а также конкретные подчеркивает FCI были оценены учитывая полный ограничиваясь действием стального корпуса. Когда внутренние напряжения сжатия в аци = 1, ASI = 1, и Аши = 0, и, когда напряжение, ACI = 0, ASI = -1, и Аши = 0. Для устройств, 1 и 2, бетонный блок компрессии в модернизированных разделе предполагается только по спирали с размером и шагом 13 х 13 мм (0,50 х 0,50 дюйма) и 51 мм (2 дюйма), соответственно. Эти цифры соответствуют толщине оболочки и разрыв на границе с изогнутой крышкой, как показано на рис. 3 (б) и рис. 4 (а). Для группы 3 модернизированных раздела, а по причине сокращения разрыва, эквивалентный размер спирали и шага было 13 х 13 мм (0,50 х 0,50 дюйма) и 13 мм (0,50 дюйма), соответственно. Рис 5 () показывает момент кривизны анализа для модернизированных секций (то есть, N = 3,7%).

Бент соображений дизайна крышки

Из структурной модели, представленной на рис. 5 (б), как только спрос введенной на изогнутой крышкой была вычислена на узле F на основе уравнения. (2). Максимальный спрос на минуту, что накладывается на изогнутой крышкой, ФМС, была определена на основании момент передачи из рубрики McG.

... (2)

Потому что меньшее количество баров были размещены в верхней грани единицы? Е изогнутых крышку (см. рис. 3 (б)), Mb F регулируют дизайн изогнутой крышкой. Изогнутый колпак был разработан рассмотрении вопроса о надлежащем месте для всех арматуры и раздел размеров. Изогнутых анализ спроса крышка представлены на рис. 5 (с) с помощью ключа расчетные значения приведены в таблице 4. В качестве построенных изогнутый колпак, первый выход момент была моя?? = 464 кН? Em (343 кип? Eft). Поскольку максимальный спрос на минуту, введенных в отношении группы 3 наклонился шапка Mb F = 1051 кН? Em (775 кип? Eft), которая почти в два раза, как построенных мощностей, дополнительное армирование был добавлен в изогнутой крышкой увеличить свою доходность момент потенциал .

Дополнительные продольной арматуры примерно 800 мм2 (1,24 in.2), размещенные верхней и нижней должны были наряду с увеличением размеров изогнутых шапку. Это ограничение необходимо в общей сложности три D19 (№ 6) баров. Это продольной арматуры была представлена во всех подразделениях. Как показано на рис. 3 (б) и рис. 4, общая сумма дополнительных подкрепление приводится в изогнутой крышкой был лучшим = десять D19 (№ 6), а внизу = двенадцать D19 (№ 6). Эти показатели превышают требуемые пределы из-за совместного сдвига соображений дизайна. Использование новых изогнутых размеры крышки и укрепление макета (см. рис. 3 (б)) и три D19 (№ 6) баров на изгиб, первый выход момент новый изгиба кепка была 1190 кН? М (878 кип? М) , что несколько выше, чем 1051 кН? м (775 кип? футов).

Бент размеров крышки-Per нынешнего моста стандарты дизайна в штате Аляска, наклонился ширина шапки (Аляска 2001)

... (3)

потому что снаряд заканчивается ниже изогнутой крышкой в новом разделе, размер колонны было принято как внутренний диаметр стальной оболочки. Для удовлетворения текущих ACI 318-08 (ACI Комитет 318) Расстояние между баром и охватывает конкретные характеристики, необходимые ширина изогнутой крышкой был расширен до Wb = 1055 мм (41,5 дюйма). Изогнутых глубине шапка размеры адекватно закрепить столбец продольных балок с прямыми концами. Сейсмические разработать критерии на Аляске требует крепления длины (Аляска 2001)

... (4)

Потому что в качестве построенных изогнутый колпак развития длина 629 мм (24,8 дюйма), высота изогнутой крышкой, также было увеличено. Для удовлетворения текущих ACI 318-08 бар расстояние и охватывают конкретные характеристики, высота изогнутых шапка Hb = 895 мм (35,3 дюйма). Уравнение (4) справедливо лишь при достаточном количестве обруч подкрепление осуществляется в суставе. Это свидетельствует о том, что, помимо увеличения изогнутой высоте крышка, совместного укрепления сдвига Кроме того, необходимо обеспечить справедливость соотношения. (4).

Совместная разработка соображений

Пристли и др.. (1996) рекомендует следующие три ограничения для совместной разработке

... (5)

... (6)

... (7)

напряжений сжатия Основные пределы ПК, предусмотренных уравнения. (5), соответствуют значениям, при которых дробления диагональная распорка сжатия благодаря совместным инициирует регионе. Суставы были пересмотрены для того, чтобы вычислить основные сжимающих напряжений были ниже этого значения. Основные растяжения пределах пунктов, предусмотренных уравнения. (6), указать предел, при котором диагональных трещин в совместном является инициатором и номинального укрепления совместных сдвига не требуется. И наконец, уравнение. (7) предусматривает основные растягивающие пределах напряжение, при котором полный совместных усиление сдвига не требуется. Интерполяция между номинальной и полной совместной разработке требуется в этих пределах. С учетом осевой нагрузки Pc, конечной Му столбца (см. рис. 5 ()), и наклонился размеры крышки Hb и ВБ (41,5 дюйма [1054 мм]) (см. рис. 1), совместное напряжение сдвига ВСЮ и осевой фа стресса, соответственно,

... (8)

Из круга Мора анализа, максимальная главных напряжений, введенных в отношении сустава

... (9)

Нормализация этих условиях в ФК "?? дает рс = 0.13fc??. При таком уровне основных сжимающие напряжения значительно ниже, чем 0.30fc??, Изогнутой крышкой размер является достаточным для предотвращения дробления диагональная распорка сжатия. Номинальная совместных основные растягивающие напряжения р для всей кривизны момент на рис. 5 (г) показывают, что р выходит за рамки формулы. (7), следовательно, полное совместное укрепление сдвига была необходима для соединения.

Совместное подкрепления Совместная разработка включает в себя необходимые подкрепления сдвига в отношении: 1) верхней и нижней

Дополнительная крышка изогнутых продольных подкрепления количества совместных усиление сдвига были представлены следующие мостов стандартов, которые в настоящее время работают в штате Аляска (2001). Эти величины были получены из strutand галстук модели, предложенной Шритарана (2005). Текущие стандарты проектирования на Аляске требуют дополнительной области верхней и нижней

... (10)

Это необходимо, чтобы такое усиление предоставляться в дополнение к увеличению, необходимых для повышения урожайности изогнутых шапку. Ссылка на верхней и нижней продольной арматуры, свидетельствует об их месте в прототипе "вертикальном положении. Использование испытания свойств материала fyc = 519 МПа (75,3 KSI), а также fyb = 493 МПа (71,5 KSI) с чрезмерной силы фактор Ео = 1,0, необходимые подкрепления шесть D19 (№ 6). Из рис. 3, девять и семь D19 (№ 6) были доступны для Это укрепление было предоставлено в дополнение к стали, необходимых для изгиба.

Дополнительные скалывания подкрепления, как и в предыдущем разделе, действующим стандартам дизайна на Аляске требуют укрепления вертикальной внутри совместной основе уравнения. (12). Области внешней вертикальной совместных усиление сдвига был сделан также на расстоянии Hb от колонны лица (см. рис. 6) и рассчитывается по формуле. (13). (Аляска 2001; Шритарана 2005). Усиление требований были AJV Int = восемь ног D13 (№ 4), а также AJV доб = десять ноги D13 (№ 4). Внутри сустава, три D13 (№ 4) стремена были предоставлены, и за ее пределами и в пределах расстояния Hb с двух сторон сустава, четыре D13 (№ 4) были использованы.

... (12)

... (13)

Поперечная арматура: группа 1-хотя и не непрерывный, во главе поперечной арматуры в группы 1 был продлен на полпути в изогнутой крышкой сформировать механизм, чтобы ограничить бетона в совместных регионе. Это подкрепление во главе был также эффективен в обеспечении композитных действий между, как строительство здания и нового раздела. Как показано на рис. 3 (б) и (е), горизонтальный D13 (№ 4) закрытые стремена были размещены в верхней и за пределами региона совместных ограничиться этой части нового раздела. Для предотвращения вывода колонны продольной арматуры с совместным аль Пристли и др.. (1996) рекомендует ограничивать расширение в бетон 0.0015Wb, что приводит к ограничению напряжения в арматуре на 0,0015. Этот штамм ниже урожайность и равновесия сил требует

... (14)

Использование испытанной прочности колонны продольных ОФП усиление = 671 МПа (97,3 КСИ) и испытанных модуля упругости Es = 188,9 ГПа (27398 KSI) дает необходимых поперечных области укрепления Аст = тридцать три D16 (№ 5) во главе арматуры. В уравнении. (14), в то время как предел прочности продольной арматуры столбец был использован в качестве верхнего предела стоимости дизайна входного, поперечное армирование был призван оставаться в пределах упругих деформаций. Из уравнения. (14) можно также сделать вывод, что совместное растяжений должно быть ограничено 0.0015Wb = 1,59 мм (0,0625 дюйма). Это совместное расширение впоследствии сравнение результатов тестирования заключить удовлетворительные показатели деятельности подразделений. Рис 3 (е) показывает окончательный модернизированных сечения с продольной арматуры при условии увеличения упругих момент возможностей и дополнительных поперечных и вертикального сдвига арматуры.

Кроме того, усиление вертикальной главе была установлена с нижней изогнутой крышкой (как это происходит в полевых условиях) (см. рис. 3 (б) и (г)). В соответствии с этим деталям, вертикальным главе укрепление распространяется на глубину, равную длине встроенные колонки продольной арматуры. Это укрепление было предоставлено недалеко от центра, как построенный изогнутых крышку (см. рис. 3 (е)) для обеспечения должной передачи сил из столбца продольной арматуры к вертикали во главе укрепление с помощью диагональных распорок, как показано на Рис. 6.

Возглавлял укрепление монтажно-Для установки во главе арматуры, отверстия predrilled в качестве построенных раздел и очистить с помощью сжатого воздуха. Далее, высокопрочных эпоксидных смол с быстрой настройки были использованы частично заполнить отверстия (примерно наполовину), а затем сразу же включить во главе подкрепления. Подкрепление во главе с вставлены медленное движение скручивания, чтобы избежать образования воздушных пустот. Во главе подкрепление показано на рис. 7. После эпоксидной вылечить, новый изогнутый стальной колпачок был привязан на месте, новая крышка наклонился была создана, а также конкретные был поставлен.

Изменения в укреплении верстка: группа 2-После тестирования группы 1, в нескольких модификациях были выполнены для группы 2. В группу 1, горизонтальная главе укрепления был установлен на две части по обе стороны от изогнутой крышкой (см. рис. 3 (б)). Хотя эта деталь предусмотренных проще конструкция, не было достаточным для предотвращения чрезмерного растяжения совместной. В частности, в группу 2, горизонтальная главе укрепления был установлен как один непрерывный кусок. С одной стороны, голова приварены к арматурного проката, а на другом конце, нити для закрепления закрытия головой. Во время установки и без закрытия голову, резьбой были врезаны через отверстия predrilled работает по всей ширине, как построенный разделе. После установки во главе арматуры, закрытие голова резьба. Рисунке 4 (а) показывает непрерывное укрепление главе проходит через изогнутой крышкой.

В ходе тестирования Группы 1, выпучивания колонке продольной арматуры наблюдалось после дробления покрытия бетона в области щели. Для улучшения против выпучивания сопротивление продольной арматуры, два дополнительных D13 (№ 4) сварных обручи были ниже области щели корпуса стали, как показано на рис. 4 (а) и (б).

Наконец, в заключительной стадии тестирования блока № 1, широко открытые трещины наблюдались в изогнутой крышкой у колонны интерфейс. Таким образом, следующие изменения были осуществлены: 1) дополнительные главе арматурного проката был установлен через щель регионе и в колонке продольной арматуры, и 2) один дополнительный D13 (№ 4) закрыты стремя было предоставлено по обе стороны изогнутый крышка проходит через колонку и в области щели корпуса стали (см. рис. 7 (б)).

Изменения в укреплении верстка: Группа 3-система бесплатного обновления была немного модифицирована в Группе 3. В рамках этой совместной и, как показано на рис. 4 (с) и рис. 7 (с), семнадцать D19 (№ 6) стержни после натянут до 60% от их урожайности, что выражается в эффективной поперечной предварительное напряжение в бетоне 2,2 МПа (320 фунтов на квадратный дюйм). Поперечного преднапряжения является реальной альтернативой для повышения сдвиговой прочности бетона, а также повышения прочности, но, как уже отмечалось ранее, она фактически не снижают уровень основных растягивающие напряжения в суставе. Чтобы еще больше уменьшить склонность к потере устойчивости колонны продольной арматуры, разрыв стального корпуса, был сокращен с 52 мм до 13 мм (2 дюймов до 0,50 дюйма). Остальные укрепления макет был идентичен 2 группы, а также укрепление макет для группы 3 на рис. 4 (с) и рис. 7 (с). Для рисования ясности на рис. 7 (с), что не все арматура установлена в новом разделе будут показаны; однако, все укрепления на рис. 4 (с).

LOADING ПРОТОКОЛА

Как показано на рис. 8, испытание единиц первого подвергаются одного цикла под нагрузкой. Единиц затем грузили при перемещении управления с трех циклов применяются на каждом из предопределенных уровней перемещения пластичности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ-UNIT 1

Основные экспериментальные результаты приведены на рис. 9. На основании билинейная аппроксимация нагрузки и деформации, гистерезисных ответ на перемещение в пластичности 1 был 31,5 мм (1,24 дюйма), что приводит к пластичности изображенной на рис. 9 (а). Рис 9 (б) показывает повреждения в соединения, которые в ходе испытаний развитых большой ширины трещины. Рис 9 (с) показывает значительный ущерб в изогнутой крышкой и в непосредственной близости от колонны. На рис. 10 (а), максимальной боковой нагрузки был записан во время первого цикла на 152,4 мм (6,0 дюйма) или пластичность 5. На этом уровне пластичности, снижение боковой нагрузки, наиболее значимое из первых на второй цикл примерно 17%.

Дополнительные 5% падение было вычислить период со второго по третий цикл. С третьего цикла на 152,4 мм (6,0 дюйма) для первого цикла на 228,6 мм (9,0 дюйма), уровни напряженности деградации были меньше, чем 5%. Это означает, что дальнейший ущерб в совместном была предотвращена, и до 5 пластичность, передача нагрузки через стык в пределах способны выдерживать боковую нагрузку в течение уровне 80% от максимального. Во время погрузки на второй и третий цикл, однако, по пластичности 7, чрезмерного ухудшения прочности с щипать наблюдается на рис. 9 (а).

Рис 10 (б) показывает прогрессию объединенного растяжения, которая была измерена с помощью LVDTs показано на рис. 2 (б). Практически на 152,4 мм (6,0 дюйма), совместное растяжений были близки 0.0015Wb; см. описание около уравнения. (14). Резкое увеличение совместных растяжений, однако, была измерена на 228,6 мм (9,0 дюйма), соответствующие перемещения уровня, на котором первым значительное падение боковой нагрузки не наблюдалось. Эти результаты свидетельствуют о том, что поперечные растяжения в совместных, возможно, способствовали крепления потери колонке продольной арматуры и, соответственно, потери в боковой нагрузки. Эти наблюдения подтверждают, что основным путем отказа от группы 1 было обусловлено чрезмерным совместных поперечных растяжений, а затем крепления бар за потери пластичности 5.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ-UNIT 2

На рис. 11 (а), в пластичности 1, смещение а = 31,5 мм (1,24 дюйма), которая была определена по-прежнему основана на билинейная аппроксимация нагрузки и деформации, гистерезисных ответ. Рис 10 () показывает, что до пиковых нагрузок, Агрегаты 1 и 2 были почти идентичны ответов. В Группе 2, максимальная поперечная нагрузка также было отмечено в первом цикле до 5 пластичности, с одновременным обеспечением несколько выше, чем уровни нагрузки Группы 1. На более высоких уровнях пластичности, однако, можно заключить, что группа 2 отображается повышение эффективности с точки зрения ущерба и нагрузки деградации. По сравнению с группой 1 на рис. 11 (б) во всех совместных трещин сдвига были меньше в ширину. Между тем, на рис. 11 (с) показывает, что изогнутой крышкой опытных меньше вреда.

Хотя рис. 10 (а) четко показывает, что по сравнению с группой 1, 2 группы опытных более низкие уровни силы деградации за 228,6 мм (9,0 дюйма), устройство постоянно опытных деградации в ее боковой нагрузки при обратном циклического нагружения. Рис 10 (б) показывает, что группа 2 совместных растяжений по-прежнему выше, чем 0.0015Wb, но значительно меньше, чем в группы 1. Эти результаты позволяют предположить, что определенный уровень потерь крепления бар, скорее всего, но это было не самым распространенным способом провал. Эти существенные различия между выступлениями этих двух блоков теста.

В группу 2, и во время погрузки на третий цикл тянуть направлении (отрицательное смещение) пластичности 7, перелом двух баров колонке было отмечено, в результате чего потери записанных в боковой нагрузки. Этот факт вновь свидетельствует о том, что полная потеря бар крепления не развивалось в суставе. Кроме того, важно признать, что первое значительное падение ниже теоретический выход не наблюдалось до первого цикла пластичности 10, которая была возложена на разрушение две дополнительные панели колонки. Эти наблюдения подтверждают, что за 7 пластичности, основным путем отказа 2-го энергоблока было отнести к разрушению колонке продольной арматуры, а также каких-либо существенных потерь бар крепления не наблюдалось.

Экспериментальные результаты 3-UNIT

Для группы 3, перемещение на пластичность 1 а = 42,1 мм (1,66 дюйма), которая была определена на основе билинейных приближении нагрузки и деформации, гистерезисных реакция, в результате чего пластичность изображенной на рис. 12 (а). Крекинг по сторонам изогнутой крышкой была минимальной, и все трещины остался небольшой. Кроме того, ущерб в изогнутой крышкой был почти таким же как и в Группе 2 (см. рис. 12 (б)), но большее количество трещин были записаны. На рис. 12 (с), конкретные неудачи клин развитых в нижней части изогнутой крышкой. Это повреждение уровне обычно возникает в результате крепления баров потянув из сустава (др. Пристли и др. 1993).

В Группе 3, максимальный боковой нагрузки был записан во время первого цикла пластичности 4. Результаты показывают, что сокращение разрыва стальная оболочка предотвратить чрезмерное дробление бетона и потери устойчивости колонны продольных балок. Рис 10 (а) показывает, что группа 3 пиковой нагрузки почти на 20% выше, чем те, зарегистрированных единиц 1 и 2. Это можно объяснить, потому что стальная оболочка предусматривает увеличение в конкретной камере, и на его основе, стальная оболочка нес с изогнутой крышкой. Это увеличение нагрузки, однако, отрицательно сказывается на производительности устройства, как она придает значительно выше переброске войск в рамках совместных, что привело к совместной отказов видно на рис. 12 (с). Этот режим клин отказа не наблюдалось в двух других подразделений.

Рис 10 (а) показывает, что между первым и вторым циклами на 152,4 мм (6,0 дюйма), капля в боковой нагрузки составляет примерно 14%, а между вторым и третьим циклами, капля в боковой нагрузки на 5% , что свидетельствует еще раз, что дальнейший ущерб в совместном помешали новые подкрепления. Аналогично группы 2, первый значительное падение боковых грузоподъемностью 3 группы ниже теоретического первый выход наблюдалось в третий цикл пластичности 6 (см. рис. 12 (а)). Это свидетельствует о том же уровне нагрузки деградации между этими двумя подразделениями, но с существенно отличается сбоев.

Как показано на рис. 10 (б), совместное растяжений для группы 3 были ниже, чем 0.0015Wb. Эти наблюдения позволяют предположить, что posttensioning в поперечном направлении, является эффективным в снижении уровня совместных растяжений. В связи с увеличением нагрузки перемещения через совместную, однако, за пределы пластичности 6, основные отказов Группы 3 было главным образом обусловлено крепления бар потери, в результате обширных повреждений на нижней части изогнутой крышкой.

Обсуждение экспериментальных результатов

Рисунок 10 был использован для сравнения ответ три единицы с точки зрения деградации нагрузки и совместных растяжений. Рис 13 () представляет собой кумулятивный диссипации энергии, которая рассчитывается как район, в пределах петли гистерезиса. Рис 13 (б) представлены расчетные номинальной основных напряжений растяжения. Эти напряжения были рассчитаны с использованием экспериментальных значений для боковых и осевых нагрузок в сочетании с формулой. (8) и (9). До пиковых нагрузок, агрегатов 2 и 3 рассеивается более высокий уровень энергии и добиться более высоких номинальных напряжений растяжения. Это свидетельствует о повышенной производительности для единиц 2 и 3 и, следовательно, больше возможностей для рассеивания энергии. Помимо этого уровня, три единицы отображаются аналогичного уровня снижения диссипации энергии и совместного потенциала. Хотя Группа 3 был способен рассеивать аналогичными уровнями энергии, а группы 2, то обновление мера posttensioning был способным достичь значительно более высокие уровни номинальных основных напряжений растяжения.

Например, в то время как Группа 2 имели более высокий потенциал, чтобы рассеять гистерезисных энергии, возможностей для совместной группы 3 на 20% выше. Сокращение разрыва стального корпуса, однако, имеют более высокие требования и повреждения в суставе. Это говорит о том, что разрыв не должен быть меньше уровня, который может привести к значительному увеличению нагрузки на единицу и на равной основе повышенного спроса в суставе. В будущем научных исследований, целесообразно исследовать увеличение разрыва региона 38,1 мм (1,5 дюйма). На основании результатов, представленных на рис. 13 (б), рекомендуется применять предельные значения вязкости дизайн в зависимости от расчетной номинальной основные растягивающие напряжения представлены в таблице 5.

ВЫВОДЫ

Пристли и др.. (1996) рекомендует возможности перемещения пластичности многочисленных мостов наклонности столбец не должен быть меньше 4, когда в составе колонны с пропорции 4,5. Таким образом, экспериментальные результаты ясно показывают, что смещение уровней пластичность достигнута удовлетворить рекомендуемые расчетные значения. Кроме того, следующие выводы были сделаны:

1. Основной режим отказа группы 1 было обусловлено поперечным провал совместных результате чрезмерного поперечного растяжения. Это было связано с разрывом поперечной арматуры в рамках совместной регионе. Таким образом, эта деталь не должна использоваться в структурах, вероятно, испытают пластичности спрос превышает которые описаны в таблице 5.

2. Улучшить совместное подробно была внедрена для группы 2, в котором поперечное армирование непрерывной было сделано в рамках совместной регионе. Хотя нагрузка деградации до пластичности 7 была меньше 2 группы было также отнести к поперечным растяжения сустава. Эти совместные растяжений, однако, были сведены к минимуму путем непрерывной поперечной арматуры, а также основные отказов было отнести к разрушению колонке продольной арматуры.

3. В Группе 3, поперечном после натяжения привело к сокращению расширение совместных и увеличение потенциала совместных сдвига. Уменьшение разрыва оболочки стали, однако, отрицательно сказывается на производительности устройства, как он ввел значительно выше переброске войск в рамках совместных. За 7 пластичности, деградация в грузоподъемность произошло из-за крепления бар потерь. Таким образом, в будущих исследованиях целесообразно исследовать увеличение разрыва регионе до 38,1 мм (1,5 дюйма).

4. На основании результатов эксперимента, команда исследователей предлагает осуществить пластичности уровней, указанных в таблице 5, при номинальной основные растягивающие напряжения в рамках предлагаемой ценности. На определенном уровне пластичности, некоторые силы деградации не ожидается, но не будет ни вызывать значительное снижение в колонке осевой возможностей, ни значительных широко открытые трещины в суставе.

Авторы

Исследования проекта, описанного в данном документе была профинансирована на Аляске Департамент транспорта и общественных зданий, а также университет путей центр, расположенный на Миссури университет науки и технологии.

Нотация

^ К югу CI = площадь отдельных сегмента для конкретного заполнения

^ ^ К югу г = площадь конкретного раздела колонки или Ag = IDC / 4

^ СП югу ^ ^ SUP доб = области внешней вертикальной совместных усиление сдвига

^ СП югу ^ ^ к югу Int = площадь внутренних вертикальных швов усиление сдвига

^ К югу SC = общая площадь колонны продольного армирования

^ К югу си = площадь отдельных сегмента для стального корпуса

^ ^ К югу си = площадь одного арматурного проката

^ К югу й = общая площадь усиление поперечных

AXL = коэффициент осевой нагрузки AXL = P / FC?? Ag

D ^ к югу с = наружный диаметр монолитно-место стали основой оболочки вала

D '^ к югу с ^ = диаметр колонн бетонного ядра

г ^ к югу Ь = диаметр колонны продольного армирования

E ^ югу ы = арматурной стали модуль упругости

F ^ югу = совместное осевое напряжение

е '^ к югу с = прочности бетона на сжатие

е '^ к югу CB = прочности бетона на сжатие для изготовления гнутых колпачок

F ^ югу CI = внутренних напряжений для бетона заполнения

F ^ югу си = внутренних напряжений для стального корпуса

F ^ югу си = внутренних напряжений для арматуры

F ^ югу г.р. = текучести изогнутый колпак продольной арматуры

F ^ югу ус = текучести колонке продольной арматуры

F ^ югу уу = текучести совместных поперечной арматуры

H ^ подпункта б = глубина изогнутый колпак

L ^ югу Ь = расстояние между узлами А и В, см. рис. 5 (с)

L '^ к югу Ь = расстояние между балками; см. рис. 5 (с)

L ^ к югу с ^ = расстояние между узлами С и G; см. рис. 5 (с)

л ^ Sub D = развития длина продольного армирования

M ^ югу B ^ ^ SUP F = изогнутых оси крышки момент F Node; см. рис. 5 (с)

M ^ югу C ^ ^ SUP G = модернизированных колонке изгибающий момент на узле G; см. рис. 5 (с)

M ^ к югу и ^ = конечной момент потенциал

М '^ к югу у = теоретических момента первой урожайность

п ^ к югу с = ряд конкретных сегментов

п ^ к югу ы = количество арматурных прутков

P ^ к югу с = применяется осевой нагрузки

р с к югу = главное напряжение сжатия

р к югу т = основное напряжение растяжения

V '^ к югу у = поперечная сила на теоретических момента первого урожайность

V ^ к югу J = совместных напряжение сдвига

W ^ подпункта б = ширина изогнутый колпак

(1)

(1)

(1)

AABB = площадь дополнительной нижней продольной арматуры

Ео = коэффициент сверхпрочности; 1,4, когда стресс дизайн выход используется, в противном случае

Ео = 1,0

р = армирования

Ссылки

ACI Комитет 318, 2008, "Строительный кодекс Требования Железобетона (ACI 318-08) и Комментарии" Американский институт бетона, Фармингтон Hills, MI, 473 с.

Аляска Министерство транспорта и объектов общественного назначения, 2001, "Сейсмическая Пир дизайн для стальных труб Расширения Пайл с бетонным покрытием Beam," Джуно, АК. (<a Target="_blank" href="http://www.dot.state.ak.us" rel="nofollow"> http://www.dot.state.ak.us </>)

Алькосер, S., и Jirsa, JO, 1993, "Прочность железобетонных соединения Frame восстановлено оболочки", ACI Структурные Journal, В. 90, № 3, май-июнь, с. 249-261.

Американская ассоциация государства дорожного хозяйства и транспорта должностных лиц (AASHTO), 1998 ", AASHTO LRFD мост проектной документации", второе издание, Вашингтон, округ Колумбия, 1102 pp.California Департамента транспорта США (Колтранс), 2006 ", Колтранс сейсмических Дизайн критериям" Колтранс SDC версии 1,4, Сакраменто, штат Калифорния. (<a Target="_blank" href="http://www.dot.ca.gov" rel="nofollow"> http://www.dot.ca.gov </>)

Ingham, JM; Пристли, М. Дж. Н. и Seible, F., 1994, "сейсмические характеристики моста коленные суставы-Volume I, Доклад № 94/12 SSRP Калифорнийского университета в Сан-Диего, La Jolla, CA.

Pantelides, CP; Аламеддина, F.; Sardo, T.; и Imbsen, RA, 2004, "Street Bridge на межгосударственные 80," Журнал мостов, ASCE, т. 9, № 3, июль-август, с . 333-342.

Парк, R.; Родригес, ME, а также Decker, DR, 1993, "Оценка и Модернизация железобетонная эстакада моста для сейсмостойкости", EERI Spectra, т. 9, № 4, с. 781-801.

Пристли, MJN; Seible, F.; и Андерсон, DL, 1993, "Доказательство Испытание Модернизация концепции в Сан-Франциско Двойные Виадуки: Часть 1 - Design Concept, детали, и модель", ACI Структурные Journal, В. 90, № 5, сентябрь-октябрь, с. 467-479.

Пристли, MJN; Seible, F.; и Кальви, М., 1996, сейсмическая Дизайн и модернизацию мостов, John Wiley

Сильва, PF, и Seible, F., 2001, "Сейсмическая оценки эффективности CISS Сваи", ACI Структурные Journal, В. 98, № 1, январь-февраль, с. 36-49.

Сильва, PF; Ereckson, Нью-Джерси, и Chen, Г., 2007, "Сейсмическая Модернизация мост шарниры в центральной части США с углепластика композиты", ACI Структурные Journal, В. 104, № 2, март-апрель, стр. . 207-217.

Сильва, PF; Шритарана, S.; Seible, F.; и Пристли, MJN, 1999, "Full-Scale Испытание на Аляске Монолитные In-Place стали Shell три колонки Мост Бент" Доклад

Шритарана, S., 2005, "Повышение сейсмической процедуры Дизайн для бетона шарниры мост", журнал строительной техники, ASCE, В. 131, № 9, с. 1334-1344.

Входящие в состав МСА F. Педро Силва является адъюнкт-профессором гражданского и экологического инжиниринга в Университете Джорджа Вашингтона, Вашингтон, округ Колумбия. Он является членом комитетов МСА 341, сейсмостойкость железобетонных мостов и 440, армированных полимерных усиление. Его научные интересы включают в себя разработку и модернизацию конструкций и использования волоконно-армированные полимеры для структурного восстановления структур.

Michael C. Lubiewski является структурным инженер Вальтер P Мур, Канзас-Сити, Миссури. Его исследовательские интересы включают структурные реабилитации и нелинейный анализ структур.

Гэнда D. Chen является профессором Университета штата Миссури науке и технике. Его исследовательские интересы включают проектирование сейсмостойких сооружений и модернизацию зданий и мостов стали и композитных материалов, а также динамическое изменение ответ структур с инновационными устройствами и системами.