A Comprehensive Procedure for Estimating the Stressedstrained State of a Reinforced Concrete Bridge Under the Action of Variable Environmental Temperatures
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, Kharkiv, Ukraine
Abstract
ENG: This paper reports the full-scale experimental measurements of temperature distribution over the surfaces of bridges’ steel-concrete beams under the influence of positive and negative ambient temperatures. It has been established that the temperature is distributed unevenly along the vertical direction of a bridge’s steel-concrete beam. It was found that the metal beam accepted higher temperature values. The maximum registered temperature difference between a metal beam and a reinforced concrete slab at positive ambient temperatures was +9.0 °C, and the minimum temperature difference was −2.1 °C. The mathematical models for calculating a temperature field and a thermally strained state of bridges’ steel-concrete beams under the influence of variable climatic temperature changes in the environment have been improved, taking into consideration the uneven temperature distribution across a bridge’s reinforced concrete beam. The possibility has been established to consider a one-dimensional problem or to apply the three-dimensional estimated problem schemes as the estimation schemes for determining the thermoelastic state of reinforced concrete bridges. The temperature field and the stressed state of bridges’ reinforced concrete beams were determined. It was found that the maximum stresses arise at the place where a metal beam meets a reinforced concrete slab. These stresses amount to 73.4 MPa at positive ambient temperatures, and 69.3 MPa at negative ambient temperatures. The amount of stresses is up to 35 % of the permissible stress values. The overall stressed-strained state of a bridge’s reinforced concrete beams should be assessed at the joint action of temperature-in- duced climatic influences and loads from moving vehicles.
UKR: Проведено натурні експериментальні вимірювання розподілу температури на поверхнях сталезалізобетонних балок мостів при дії додатних та від’ємних температур навколишнього середовища. Встановлено, що температура розподіляється нерівномірно у вертикальному напрямі сталезалізобетонної балки моста. Встановлено, що вищі значення температури має металева балка. Максимальна зафіксована різниця температур між металевою балкою та залізобетонною плитою при додатних температурах навколишнього середовища склала +9,0 °С, а мінімальна різниця температур склала –2,1 °С. Удосконалено математичні моделі розрахунку температурного поля та термонапруженого стану сталезалізобетонних балок мостів при дії змінних кліматичних температурних перепадів навколишнього середовища із врахуванням нерівномірного розподілу температури сталезалізобетонною балкою моста. Встановлено, що у якості розрахункових схем визначення термопружного стану сталезалізобетонних мостів можна розглядати одновимірну задачу, або застосовувати тривимірні розрахункові схеми задачі. Проведено визначення температурного поля та напруженого стану сталезалізобетонних балок мостів. Встановлено, що максимальні напруження виникають у місці об’єднання металевої балки із залізобетонною плитою. Величина цих напружень складає 73,4 МПа при додатних температурах і 69,3 МПа при від’ємних температурах навколишнього середовища. Величина напружень становить до 35 % від допустимих значень напружень. Загальний напружено-деформований стан сталезалізобетонних балок моста слід оцінювати при сумісній дії температурних кліматичних впливів і навантажень від рухомих одиниць транспортних засобів.
UKR: Проведено натурні експериментальні вимірювання розподілу температури на поверхнях сталезалізобетонних балок мостів при дії додатних та від’ємних температур навколишнього середовища. Встановлено, що температура розподіляється нерівномірно у вертикальному напрямі сталезалізобетонної балки моста. Встановлено, що вищі значення температури має металева балка. Максимальна зафіксована різниця температур між металевою балкою та залізобетонною плитою при додатних температурах навколишнього середовища склала +9,0 °С, а мінімальна різниця температур склала –2,1 °С. Удосконалено математичні моделі розрахунку температурного поля та термонапруженого стану сталезалізобетонних балок мостів при дії змінних кліматичних температурних перепадів навколишнього середовища із врахуванням нерівномірного розподілу температури сталезалізобетонною балкою моста. Встановлено, що у якості розрахункових схем визначення термопружного стану сталезалізобетонних мостів можна розглядати одновимірну задачу, або застосовувати тривимірні розрахункові схеми задачі. Проведено визначення температурного поля та напруженого стану сталезалізобетонних балок мостів. Встановлено, що максимальні напруження виникають у місці об’єднання металевої балки із залізобетонною плитою. Величина цих напружень складає 73,4 МПа при додатних температурах і 69,3 МПа при від’ємних температурах навколишнього середовища. Величина напружень становить до 35 % від допустимих значень напружень. Загальний напружено-деформований стан сталезалізобетонних балок моста слід оцінювати при сумісній дії температурних кліматичних впливів і навантажень від рухомих одиниць транспортних засобів.
Description
V. Kovalchuk: ORCID 0000-0003-4350-1756; A. Onyshchenko: ORCID 0000-0002-1040-4530; O. Fedorenko: ORCID 0000-0002-3464-597X; M. Habrel: ORCID 0000-0002-2514-9165; B. Parneta: 0000-0002-2696-2449; O. Voznyak: ORCID 0000-0002-7163-9026; R. Markul: ORCID 0000-0002-7630-8963; M. Parneta: 0000-0001-9459-3676; R. Rybak: ORCID 0000-0002-0745-6620
Keywords
road bridge, reinforced concrete beam, temperature fields, temperature stresses, ambient temperature, КРС (ЛФ), КТТ(ЛФ), КТІ
Citation
Kovalchuk V., Onyshchenko A., Fedorenko O., Habrel M., Parneta B., Voznyak O., Markul R., Parneta M., Rybak R. A Comprehensive Procedure for Estimating the Stressedstrained State of a Reinforced Concrete Bridge Under the Action of Variable Environmental Temperatures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 2, Iss. 7 (110). P. 23–30. DOI: 10.15587/1729-4061.2021.228960.