Hoult, Neil A.;Fidler, Paul R.A.;Hill, Peter G.;Middleton, Campbell R.
Smart Structures and Systems
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v.6
no.3
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pp.277-290
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2010
Internationally the load carrying capacity of bridges is decreasing due to material deterioration while at the same time increasing live loads mean that they are often exposed to stresses for which they were not designed. However there are limited resources available to ensure that these bridges are fit for purpose, meaning that new approaches to bridge maintenance are required that optimize both their service lives as well as maintenance costs. Wireless sensor networks (WSNs) provide a tool that could support such an optimized maintenance program. In many situations WSNs have advantages over conventional wired monitoring systems in terms of installation time and cost. In order to evaluate the potential of these systems two WSNs were installed starting in July 2007 on the Humber Bridge and on a nearby approach bridge. As part of a corrosion prevention strategy, a relative humidity and temperature monitoring system was installed in the north anchorage chambers of the main suspension bridge where the main cables of the bridge are anchored into the foundation. This system allows the Bridgemaster to check whether the maximum relative humidity threshold, above which corrosion of the steel wires might occur, is not crossed. A second WSN which monitors aspects of deterioration on a reinforced concrete bridge located on the approach to the main suspension bridge was also installed. Though both systems have provided useful data to the owners, there are still challenges that must be overcome in terms of monitoring corrosion of steel, measuring live loading and data management before WSNs can become an effective tool for bridge managers.
One of the instances which demand structural engineer's greatest attention and upgradation is the changing live load requirement in bridge design code. The challenge increases in developing countries as the pace of infrastructural growth is being catered by the respective country codes with bigger and heavier vehicles to be considered in the design. This paper presents the case study of India where Indian Roads Congress (IRC) codes in its revised version from 2014 to 2017 introduced massive Special vehicle (SV) around 40 m long and weighing 3850 kN to be considered in the design of road bridges. The code does not specify the minimum distance between successive special vehicles unlike other loading classes and hence the consequences of it form the motivation for this study. The effect of SV in comparison with Class 70R, Class AA, Class A, and Class B loading is studied based on the maximum bending moment with moving load applied in Autodesk Robot Structural Analysis. The spans considered in the analysis varied from 10 m to 1991 m corresponding to the span of Akashi Kaikyo Bridge (longest bridge span in the world). A total of 182 analyses for 7 types of vehicles (class B, class A, class 70R tracked, class 70R wheeled, class AA tracked, AA wheeled, and Special vehicle) on 26 different span lengths is carried out. The span corresponding to other vehicles which would equal the bending moment of a single SV is presented along with a comparison relative to Standard Uniformly Distributed Load. Further, the results are presented by introducing a new parameter named Intensity Factor which is proven to relate the effect of axle spacing of vehicle on the normalized bending moment developed.
This paper presents a study of four finite element techniques that can be used to model slabon-beam highway bridges. The feasibility and correctness of each modeling technique are examined by applying them to a prestressed concrete I-beam bridge and a prestressed concrete box-beam bridge. Other issues related to bridge modeling such as torsional constant, support conditions, and quality control check are studied in detail and discussed in the paper. It is found that, under truck loading, the bending stress distribution in a beam section depends on the modeling technique being utilized. It is observed that the behavior of the bridge superstructure can be better represented when accounting for composite behavior between the supporting beams and slab.
In this study, the structural performance of a seven span masonry arch bridge was evaluated. Investigations were performed on Aspendos (Belkis) Masonry Arch Bridge which was located on road of Aspendos Acropolis City in Antalya, Turkey. The old bridge was constructed in the early of fourth century AD, but it was exposed to the earthquakes in this region and the overloading by the river water. The old bridge was severely damaged and collapsed by probably an earthquake many years ago and a new bridge was then reconstructed on the remains of this old bridge by Seljuk in the 13th century. The bridge has also been affected from overflowing especially in the spring of each year, so some protective measures should be taken for this monumental bridge. Therefore, the structural performance under these loading has to be known. For this purpose, an initial finite element model was developed for the bridge and it was calibrated according to ambient vibration test results. After that, it was analyzed for different load cases such as dead, live, earthquake and overflow. Three load combinations were taken into account by deriving from these load cases. The displacements and the stresses for these combination cases were attained and compared with each other. The structural performance of Aspendos Masonry Arch Bridge was determined by considering the demand-capacity ratio for the tensile stress of the mortar used in Aspendos Masonry Arch Bridge. After these investigations, some concluding remarks and offers were presented at the end of this study.
The live load effect of KL-510 of the current Korean bridge design code is examined by comparing with that of the multiple trucks of which the weights are statistically estimated from measured traffic data as well as with those of the related live load models. The truck weight data measured on the expressway before and after overweight enforcement are used to obtain the truck weights following the same procedures in deciding the live load model of the design codes and the results are compared with the load effect of KL-510. KL-510 yields a very uniform loading effect compared with the multiple truck effects when the weights are estimated from the data which contains some of the heavy trucks over the operational weight limit. KL-510 yields consistent results with the live load of AASHTO LRFD and shows less variation than the past load model DB-24 over the span lengths considered in this study. As a result of this research, the actual truck combinations equivalent to the notional KL-510 load model are constructed and it can be applied to the evaluation of the existing bridge and the calibration of the load factor of the permit vehicle.
Although the strengthening effect of deteriorated concrete bridge decks has been studied by various authors, most researches are focused on the experimental works on the pulsating loading in laboratory in spite of deterioration of deck caused by moving vehicle loads. In this research, a theoretical live load model that was proposed to reflect an effect of moving vehicle loads is formulated from a statistical approach on the measurement of real traffic loads for various time periodsin Korea. Fatigue life and strengthening effect of strengthened bridge decks strengthened with either Carbon Fiber Sheet or Grid typed Carbon Fiber Polymer Plastic by the probabilistic and the reliability analyses are assessed. As a results, secondary bridge deck (DB18) strengthened with FRP ensures a sufficient fatigue resistance against the increased traffic loads as well as load carrying capacity in life cycle.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.3
no.4
s.11
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pp.103-109
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2003
A numerical analysis of cable-stayed bridge is conducted to determine optimum longitudinal modulus of elasticity which represents the boundary condition between the tower and main girder. The effect of longitudinal modulus of elasticity is investigated for different loading condition (live load, wind load, seismic load), respectively. There are significant changes in the member forces as variations of longitudinal modulus of elasticity, such as, $k_h$=e=100tonf/m/bearing (live load), $k_h$=e=1000tonf/m/bearing (seismic load), However, the wind loads do not affect member forces. The optimum longitudinal modulus of elasticity is determined from considering minimum member forces in the numerical analysis results.
The aim of this paper is to simply present live load factor calculation methodology formulation with the addition of a simple new future load projection procedure to previously proposed two methods. For this purpose, Oregon Weigh-in-Motion (WIM) data were used to calculate live load factors by using WIM data. These factors were calculated with two different approaches and by presenting new simple modifications in these methods. A very simple future load projection method is presented in this paper. Using four different WIM sites with different average daily truck traffic (ADTT) volume, and all year data, live load factors were obtained. The live load factors, were proposed as a function of ADTT. ADTT values of these sites correspond to three different levels which are approximately ADTT= 5,000, ADTT = 1,500 and ADTT ≤ 500 cases. WIM data for a full year were used from each site in the calibration procedure. Load effects were projected into the future for the different span lengths considering five-year evaluation period and seventy-five-years design life. The live load factor for ADTT=5,000, AASHTO HS20 loading case and five-year evaluation period was obtained as 1.8. In the second approach, the methodology established in the Manual for Bridge Evaluation (MBE) was used to calibrate the live load factors. It was obtained that the calculated live load factors were smaller than those in the MBE specifications, and smaller than those used in the initial calibration which did not convert to the gross vehicle weight (GVW) into truck type 3S2 defined by AASHTO equivalents.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.10a
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pp.637-640
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2002
The deterioration of RC deck slabs has been a serious problem and high portion of budget has been a spent for repair and strengthening of deck slab. The concrete deck slabs are subject to direct application of vehicle loading and accumulation of fatigue damage. Besides, various environmental causes. In this paper, an probabilistic study is carried out to predict exact load effects and structural capacity of deck slab during its service life, and estimate an appropriate remaining life of deck slab. To achieve this purpose the live load model is developed using by influence line including deterioration of deck slab, and deterioration model of bridge deck slab is developed. In addition, the fatigue life of reinforced concrete deck slabs considering corrosion of reinforcement are estimated based on experimental formula. This study will help rational decisions for the management and repair of reinforced concrete deck slabs.
Steel truss bridge is one of the most widely used bridge types in Indonesia. Out of all Indonesia's national roads, the number of steel truss bridges reaches 12% of the total 17,160 bridges. The application of steel truss bridges is relatively high considering this type of bridge provides advantages in the standardization of design and fabrication of structural elements for typical bridge spans, as well as ease of mobilization. Directorate of Road and Bridge Engineering, Ministry of Works and Housing, has issued a standard design for steel truss bridges commonly used in Indonesia, which is designed against the design load in SNI 1725-2016 Bridge Loading Standards. Along with the development of actual traffic load measurement technology using Bridge Weigh-in-Motion (B-WIM), traffic loading data can be utilized to evaluate the reliability of standard bridges, such as standard steel truss bridges which are commonly used in Indonesia. The result of the B-WIM measurement on the Central Java Pantura National Road, Batang - Kendal undertaken in 2018, which supports the heaviest load and traffic conditions on the national road, is used in this study. In this study, simulation of a sequences of traffic was carried out based on B-WIM data as a moving load on the Australian type Steel Truss Bridge (i.e., Rangka Baja Australia -RBA) structure model with 60 m class A span. The reliability evaluation was then carried out by calculating the reliability index or the probability of structural failure. Based on the analysis conducted in this study, it was found that the reliability index of the 60 m class Aspan for RBA bridge is 3.04 or the probability of structural failure is 1.18 × 10-3, which describes the level of reliability of the RBA bridge structure due to the loads from B-WIM measurement in Indonesia. For this RBA Bridge 60 m span class A, it was found that the calibrated nominal live load that met the target reliability is increased by 13% than stated in the code, so the uniform distributed load will be 7.60 kN/m2 and the axle line equivalent load will be 55.15 kN/m.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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