Kiểm tra hiện trường và mô phỏng số cầu thép cũ

Journal of Civil Structural Health Monitoring - Tập 10 - Trang 443-456 - 2020
Alaa El-Din A. El-Sisi1,2, Osama M. El-Husseiny2, Ehab B. Matar2, Hossam El-Din M. Sallam3, Hani A. Salim1
1Department of Civil and Environmental Engineering, University of Missouri, Columbia, USA
2Structural Engineering Department, Zagazig University, Zagazig, Egypt
3Materials Engineering Department, Zagazig University, Zagazig, Egypt

Tóm tắt

Nhiều cầu thép ở Ai Cập được xây dựng trong khoảng cuối thế kỷ XIX đến đầu thế kỷ XX. Vào thời điểm này, công nghệ hàn tán là phương pháp được sử dụng để xây dựng các cấu kiện và kết nối một cấu kiện với cấu kiện khác. Trong bài báo này, các phép đo thực địa đã được thực hiện để tìm kích thước thực tế của một cầu thép tán cũ hiện có (Cầu El-Ministerly, Ai Cập). Việc kiểm tra cầu thép không phát hiện bất kỳ vết nứt rõ ràng nào. Các mô hình phần tử hữu hạn đã được tạo ra để dự đoán phản ứng của cầu thép. Mô hình phần tử hữu hạn đã được sử dụng để xác định vị trí tập trung ứng suất. Một bài kiểm tra tĩnh thực địa được thực hiện sử dụng một xe tải 49 tấn nhằm đánh giá các phép đo biến dạng thực tế tại nhiều vị trí khác nhau trên cầu. Các phép đo biến dạng được sử dụng để xác thực mô hình phần tử hữu hạn khi có khả năng dự đoán dữ liệu thí nghiệm một cách sát sao. Như một ứng dụng của việc sử dụng mô hình phần tử hữu hạn, việc đánh giá cầu đã được thực hiện theo các tiêu chuẩn AASHTO, mã Ai Cập (ECP) và các đường cong S–N từ tài liệu nghiên cứu. Đã quan sát rằng tất cả các khoảng ứng suất cho cầu này đều nhỏ hơn giới hạn của ECP (Fsr) và tuổi thọ mỏi còn lại được ước tính khoảng 11 năm nếu được bảo vệ khỏi tác động của môi trường.

Từ khóa

#cầu thép #kiểm tra hiện trường #mô hình phần tử hữu hạn #ứng suất #tuổi thọ mỏi

Tài liệu tham khảo

Kulak GL, Smith L (1993) Analysis and design of fabricated steel structures for fatigue: a primer for civil engineers. Structural Engineering Report No. 190, University of Alberta Peter JM (1995) Fatigue tests of riveted bridge girders. M.Sc. Thesis, University of Alberta AASHTO (2012) AASHTO LRFD bridge design specifications, customary U.S. units Frost NE, Dugdale DS (1957) Fatigue tests on notched mild steel plates with measurements of fatigue cracks. J Mech Phys Solids 5:182–192. https://doi.org/10.1016/0022-5096(57)90004-2 Edgar SR (2002) Determination of AASHTO Bridge Design Parameters through Field Evaluation of the Rt. 601 Bridge. M. Sc. Thesis, The Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University Fisher JW, Daniels JH (1976) An investigation of the estimated fatigue damage in members of the 380-ft main span, Fraser river bridge. American Railway Engineering Association Szeliski ZL, Elkholy IA (1984) Fatigue investigation of a railway truss bridge. Can J Civ Eng 11:625–631. https://doi.org/10.1139/l84-079 Pietraszek TT, Oommen G (1991) Static and dynamic behaviours of an 85-year-old steel railway bridge. Can J Civ Eng 18:201–213. https://doi.org/10.1139/l91-025 Imam BM, Righiniotis TD, Chryssanthopoulos MK (2005) Fatigue assessment of riveted railway bridges. Steel Struct 5:485–494. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2008)13:3(237) Imam BM (2006) Fatigue analysis of riveted railway bridges. Ph.D. thesis, University of Surrey Imam B, Righiniotis T, Chryssanthopoulos M (2004) Connection fixity effects on stress histories in riveted rail bridges. In: Proc 2nd int. conf. bridge maintenance, safety and management Pt W, Zg W, Ss D (1995) Fatigue assessment of through plate girder railway bridges. J Struct Eng 121:1613–1619. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1995)121:11(1613) Imam BM, Righiniotis TD, Chryssanthopoulos MK (2007) Numerical modelling of riveted railway bridge connections for fatigue evaluation. Eng Struct 29:3071–3081. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.02.011 Righiniotis TD, Imam BM, Chryssanthopoulos MK (2008) Fatigue analysis of riveted railway bridge connections using the theory of critical distances. Eng Struct 30:2707–2715. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2008.03.005 Votsis R, Stratford T, Chryssanthopoulos M (2017) Dynamic assessment of a FRP suspension footbridge through field testing and finite element modelling. Steel Compos Struct 23:205–215. https://doi.org/10.12989/scs.2017.23.2.205 Mustafa S (2018) Experimental and FE investigation of repairing deficient square CFST beams using FRP. Steel Compos Struct 29:187. https://doi.org/10.12989/scs.2018.29.2.187 Hakim SJ, Abdul Razak H (2013) Structural damage detection of steel bridge girder using artificial neural networks and finite element models. Steel Compos Struct. https://doi.org/10.12989/scs.2013.14.4.367 Ghiasi R, Ghasemi MR (2018) An intelligent health monitoring method for processing data collected from the sensor network of structure. Steel Compos Struct 29:703–716. https://doi.org/10.12989/scs.2018.29.6.703 Sundaram B, Kesavan K, Parivallal S (2019) Performance evaluation of in-service open web girder steel railway bridge through full scale experimental investigations. Struct Monit Maint 6:255–268 Elsisi AE. (2009) Behavior of steel connection under fatigue loading. Msc. thesis, Zagazig University ANSYS Inc. (2005) ANSYS Release 10 Documentation Sallam HEM, Matar EB, El-Sisi AE, El-Hussieny OM (2009) Crack tip plasticity of short fatigue crack emanating from riveted/bolted steel connections. In: 13th ICSGE, STL-014. Ain Shams University, Cairo Sallam HEM, El-Sisi AEA, Matar EB, El-Hussieny OM (2011) Effect of clamping force and friction coefficient on stress intensity factor of cracked lapped joints. Eng Fail Anal 18:1550–1558. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2011.05.015 Sallam HEM, Matar EB, El-Sisi AE, El-Hussieny OM (2011) Early growth behavior of short crack emanating from riveted/bolted steel connections. EUROSTEEL, Budapest El-Sisi AE-DA, Salim HA, El-Hussieny OM, Sallam HE-DM (2014) Behaviors of a cracked lapped joint under mixed mode loading. Eng Fail Anal 36:134–146. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.09.005 CSI Inc. (2006) SAP2000 Release 10.0 Documentation Murray BR, Kalteremidou KA, Carrella-Payan D et al (2020) Failure characterisation of CF/epoxy V-shape components using digital image correlation and acoustic emission analyses. Compos Struct 236:111797. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111797 Sallam HEM, Badawy AAM, Saba AM, Mikhail FA (2010) Flexural behavior of strengthened steel–concrete composite beams by various plating methods. J Constr Steel Res 66:1081–1087. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2010.03.005 Sallam HEM (2010) Discussion of flexural strengthening of steel bridges with high modulus CFRP strips. J Bridge Eng 15:117–117. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2008)13:2(192) Park Sierra Railroad Group (2001) Load test and rating report Puget sound & pacific railroad bridge steel through-truss bridge. MP 1.7 Centralia, WA ECP (2018) Egyptian code of practice of for steel Matar EB (2007) Evaluation of fatigue category of riveted steel bridge connections. In: Structural engineering international: journal of the international association for bridge and structural engineering (IABSE), pp 72–78 Matar EB, Greiner R (2006) Fatigue tests for a riveted steel railway bridge in Salzburg. Struct Eng Int 16:252–260. https://doi.org/10.2749/101686606778026547