Gabriela G., Machado;Americo Campos, Filho;Paula M., Lazzari;Bruna M., Lazzari;Alexandre R., Pacheco
Structural Engineering and Mechanics
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v.85
no.2
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pp.163-177
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2023
The design of segmental bridges, a structure that typically employs precast prestressed concrete elements and the balanced cantilever construction method for the deck, may demand a highly complex structural analysis for increased precision of the results. This work presents a comprehensive numerical analysis of a 3D finite element model using the software ANSYS, version 21.2, to simulate the constructive deck stages of the New Guaiba Bridge, a structure located in Porto Alegre city, southern Brazil. The materials concrete and steel were considered viscoelastic. The concrete used a Generalized Kelvin model, with subroutines written in FORTRAN and added to the main model through the customization tool UPF (User Programmable Features). The steel prestressing tendons used a Generalized Maxwell model available in ANSYS. The balanced cantilever constructive steps of a span of the New Guaiba Bridge were then numerically simulated to follow the actual constructive sequence of the bridge. A comparison between the results obtained with the numerical model and the actual vertical displacement data monitored during the bridge's construction was carried out, showing a good correlation.
Recently, it is frequently reported that fatigue damages of deck slabs and floor systems of highway bridges occur under the conditions of increasing weight and traffic of heavy vehicles. These troubles are affected by dynamic wheel load of heavy vehicles running on roadway surface roughness with bump at expansion joint. It is required that this kind of traffic-induced vibration of highway bridges must be analyzed by using three-dimensional models of bridge and vehicle. In this study, the three-dimensional dynamic analysis is carried out, and dynamic responses of deck slab and wheel loads of moving vehicle are estimated according to different vehicle speeds and bump heights. Analytical responses of bridge deck slab are compared with experimental ones which were measured at Umeda entrance bridge of Hanshin Expressway in Osaka.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.4
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pp.60-68
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2012
This study describes an analytical and experimental investigation of the pedestrian steel-deck truss bridge in the City of Rochester, New York, U.S.A. This investigation was undertaken to provide assurance that this important bridge continues to be functional for this use. An ambient vibration experiment on full-scale structures is a way of assessing the reliability of the various assumptions employed in the mathematical models used in analysis. It is also the most reliable way of determining the structural parameters of major importance in structural dynamics, such as the mode shapes and the associated natural frequencies. Pedestrian-induced vibrations have been measured on the bridge to determine the displacement and the vertical and transverse dynamic characteristics of the steel deck truss. In the analytical modeling, three-dimensional finite element analysis was developed and validated against the ambient tests.
The evaluation of shear stiffness of shear connection in composite bridges with CIP concrete deck is analysed. Shear stiffness of shear connection in full-depth precast concrete deck bridges is obtained from experiments. 3-dimensional finite element analyses of push-out specimen are carried out to investigate the effects of characteristics of filling material strength in shear connection on shear stiffness and local stress distribution. The load-slip relations obtained from the analyses are compared with those of experiments. The equation of initial shear stiffness of shear connection in precast concrete deck bridge is proposed. Linear analyses are performed to evaluate the effects of the shank diameter of shear connector and the strength of mortar on the characteristics of deterioration and failure load obtained by the failure criterions of each material. The failure loads are estimated and compared with test results.
Jeong, Young Do;Kim, Jun Hyung;Lee, Suck Hong;Jeong, Jin Hoon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.3D
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pp.421-431
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2011
In this paper, actual bridges constructed with SMA (Stone Mastic Asphalt) deck pavement and virtual bridges substituted the deck pavement with polymer concrete under the same conditions were statically analyzed to investigate applicability of the thin polymer concrete bridge deck pavements. PSC (prestressed Concrete) girder bridge, steel box girder bridge, PSC box girder bridge, and RC (Reinforced Concrete) rahmen bridge constructed with the SMA deck pavement were analyzed and compared to evaluate various types of the bridge. The bridge deck and pavement were assumed to be fully bonded and the stress and deformation during the construction were ignored while those due to pavement weight and vehicle loading were analyzed. According to the analysis results, the stress and deformation of the bridges using the polymer concrete due to the pavement weight were smaller than those using the SMA because of smaller self weight due to lighter unit weight and thinner thickness of the pavement. The stress and deformation of the bridges using the polymer concrete due to the vehicle loading were larger than those using the SMA because of the smaller area moment of inertia due to the thinner pavement thickness. In case that the pavement weight and vehicle loading applied simultaneously, the stress and deformation of the bridges using the polymer concrete were smaller because effect of self weight reduction was more dominant. Investigation of performance of the bridge deck pavement and analysis of economical efficiency are warranted.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.505-510
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2008
The design of noncomposite construction for skew bridges with large skew angels has been often checked because composite construction may cause large stresses in the bridge deck. In this study, the analytical model considered dynamic behaviors for noncomposite skew bridges was proposed. Using the proposed analytical model, the effects of interactions between the concrete deck and steel girders such as composite construction, and noncomposite construction on the dynamic characteristics of simply supported skew bridges were investigated. A series of parametric studies for the total 27 skew bridges was conducted with respect to parameters such as girder spacing, skew angle, and deck aspect ratio. The slip at the interfaces between the concrete deck and steel girders may bring about longer vibration periods that result in the reduced total seismic base shear.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.4
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pp.443-451
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2007
The improvement of stiffness by the increase of thickness of deck plate or the reinforcement of longitudinal rib is one method among the effective methods to control fatigue damages occurring in orthotropic steel deck. It is likely that the increase of stiffness is effective to restrain local deformation caused by axial load in the steel deck. Therefore, in this study, the parameter studies for the reinforced structural details such as the bulk-head plate and vertical rib which is established to reduce the resultant stresses in the connection parts of the longitudinal rib and floor beam were performed with FE analysis. From the results, it was known that the reinforced structural detail with the bulk-head plate in the longitudinal ribs reduced overall the principal stresses at the connection parts, but the stress concentration increased in the weld toe parts which are occurring fatigue cracks. Also, it was estimated that the reinforced structural detail with the vortical rib in the longitudinal ribs because of the reduction of stress concentration in the weld toe parts is more effective details than the bulk-head plate.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.5
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pp.211-217
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2006
This analysis evaluated small and large temperature gradient effects on the FRP deck considering lightweight of FRP deck and ply orientations at the interface between steel girders and FRP deck. Finally, the analytical results shows the possible failure mechanism of FRP deck under various temperature changes and its corresponding index is suddenly varied depending on the rapid change of temperature on the deck plate.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.719-726
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2005
The optimal design was performed for the bridge superstructure composed of steel box girders and concrete deck considering life cycle cost. The service life of the superstructure was estimated, after load carry capacity curves for steel girder and concrete deck were derived on the basis of condition grade curves and maintenance histories. The object function was determined as life cycle cost, including initial cost, total maintenance cost, disposal cost and user cost, for a period of the estimated service life. The optimal design of the superstructure was performed for the various service lifes. The annual costs were used to compare calculated results and to get the most economical design. Also this paper presents reasonable idea for the use of user cost with uncertainty.
The paper presents a model for analysing the shear-lag effect on the slab of twin-girder composite decks subjected to static actions, support settlements and concrete shrinkage, which are the main actions of interest in composite bridge design. The proposed model includes concrete creep behaviour and shear connection flexibility. The shear-lag in the slab is accounted for by means of a new warping function. The considered actions are then applied to a realistic bridge deck and their effects are discussed. The proposed method is utilised to determine the slab effective widths for three different width-length ratios of the deck. Finally, a comparison between the results obtained with the Eurocode EC4-2 and those obtained with the proposed model is performed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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