Εκτίμηση δυναμικών χαρακτηριστικών συστήματος εδάφους επιχώματος μονολιθικης γέφυρας για τυπικά εδαφικά χαρακτηριστικά
Creators: name: Αγγελούσης, Ταξιάρης Βάιου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Ακρόβαθρο- επίχωμα
Υστερητική αποσβεση
Ενεργή δυσκαμψία
Abutment-Backfill
Damping ratio
Effective Stiffness

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί ο προσδιορισμός του ποσοστού απόσβεσης και της ενεργού δυσκαμψίας μίας μονολιθικής γέφυρας λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση ακροβάθρου-επιχώματος. Αφορμή για το συγκεκριμένο εγχείρημα στάθηκε η ανάγκη προσδιορισμού της υψηλής μη γραμμικής συμπεριφοράς των επιχωμάτων των πλήρως μονολιθικών γεφυρών που συνεισφέρουν αρκετά στο συνολικό ποσοστό απόσβεσης του συστήματος γέφυρα-έδαφος θεμελίωσης-επίχωμα. Δεδομένου του περιορισμένου αριθμού κανονιστικών και σχεδιαστικών πλαισίων στην παρούσα εργασία εκτιμάται το ποσοστό απόσβεσης των μονολιθικών γεφυρών που κατά τον σχεδιασμό υποεκτιμάται σε μεγάλο βαθμό. Για το σκοπό αυτό μία πλήρως μονολιθική γέφυρα τριών ανοιγμάτων συνολικού μήκους 101.5 m και το έδαφος θεμελίωσης προσομοιώθηκαν σε ένα βήμα, λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση εδάφους κατασκευής . Η προσομοίωση έγινε στον κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Plaxis σε δύο διαστάσεις υπό την παραδοχή της επίπεδης παραμόρφωσης των επιφανειακών στοιχείων του εδάφους. Η συμπεριφορά της κατασκευής θεωρήθηκε ελαστική, ενώ για το έδαφος και το επίχωμα θεωρήθηκαν δύο περιπτώσεις, αυτή της γραμμικά ελαστικής και αυτή της μη γραμμικής συμπεριφοράς μέσω του κριτηρίου Mohr-Coulomb. Σε πρώτο στάδιο προσδιορίστηκαν τα δυναμικά χαρακτηριστικά των δύο βασικών μοντέλων( διαφορετικοί τύποι επιχώματος) με διενέργεια στατικών υπερωθητικών αναλύσεων. Στην συνέχεια προσδιορίστηκαν τα ποσοστά απόσβεσης και η ενεργή δυσκαμψία για μία σειρά παραλλαγών του βασικού προσομοιώματος προκειμένου να διερευνηθεί όσο το δυνατόν καλύτερα η επιρροή κάθε μέρος του συστήματος δηλαδή η απόσβεση που προσφέρει η γέφυρα ως κατασκευή, η απόσβεση που προσδίδει το έδαφος θεμελίωσης στο σύστημα καθώς και η απόσβεση του που προσφέρει το επίχωμα στο σύστημα. Έπειτα έγινε σύγκριση των παραλλαγών μεταξύ τους καθώς και των δύο βασικών προσομοιωμάτων. Βάσει των παραπάνω συγκρίσεων προσδιορίστηκαν τα συνολικά ποσοστά απόσβεσης της μονολιθικής γέφυρας για ρεαλιστικό εύρος μετακινήσεων του ακροβάθρου και έγιναν συγκρίσεις με κανονιστικά πλαίσια. Εκτιμήθηκε η επιρροή του παλμού εισαγωγής στο ποσοστό απόσβεσης και στην ενεργή δυσκαμψία του συστήματος και υπολογίστηκε πως το μεγαλύτερο μέρος της απόσβεσης προέρχεται από το επίχωμα. Τέλος, προέκυψε το συμπέρασμα πως υποεκτιμάται το πραγματικό ποσοστό απόσβεσης του συστήματος από τους σχεδιαστικούς κανονισμούς που αναφέρονται στις μονολιθικές γέφυρες.
description: The purpose of this study is to define the damping ratio and effective stiffness of a fully integral bridge taking into account the soil-abutment-bridge interaction. The reason for this project was the need to define the high nonlinear behavior of abutment of integral bridges that contribute considerably to the overall damping ratio of the bridge system. An integral three-span bridge with a total length of 101.5m and its foundation soil were modeled in a continuous 2D model, using Plaxis software. In this way, the soil-structure interaction effects are directly accounted for. The structure’s behavior was considered linear elastic while the soil’s behavior was considered linear and non-linear (Mohr-Coulomb model). Initially, static pushover analyses were conducted to determine the model’s dynamic properties. Then, estimation of the damping ratio and effective stiffness was performed for a series of variants of the two basic models (different types of embankment) to explore as much as possible the influence of each part of the system ie the damping provided by the bridge as construction, the damping ratio that offers the foundation ground to the system as well as the damping ratio that provides the embankment in the system. Then a comparison was made between the variants and the two basic models. Based on the above, the damping ratio of integral bridges was determined for a realistic range of movements of the abutment and comparisons were made with regulatory frameworks. It was estimated the influence of the intake pulse in the damping ratio and effective stiffness of the system and It was determined that the biggest part of the damping ratio of the system was comes from embankment. Finally it was concluded that the actual damping ratio of the system was underestimated by the design regulations referred to monolithic bridges.