Weryfikacja poziomu zmęczenia stalowych, nitowanych mostów i wiaduktów kolejowych metodą probabilistyczną i normowymi krzywymi S-N

Autor

DOI:

https://doi.org/10.24425/ace.2021.138522

Abstrakt

Obecne procedury oceny zmęczenia w europejskich i amerykańskich normach mostowych nie uwzględniają stopnia niepewności w modelach obciążenia i nośności konstrukcji. Jednak zmienność obciążenia cyklicznego i zmienność nośności wynikająca z właściwości materiału i ich degradacji, mają istotny wpływ na weryfikację bezpieczeństwa z uwagi na zmęczenie konstrukcji. Ocena zmęczenia zależy od skumulowanych cykli obciążenia i kategorii zmęczeniowej dla detalu konstrukcyjnego; co z kolei zależy od typu elementu i jego połączeń. Ocena bezpieczeństwa konstrukcji może być przeprowadzona dokładniej przy użyciu metody probabilistycznej, która pozwala na określenie przewidywanego zmęczenia za pomocą prawdopodobieństwa powstania pęknięcia. Ta metoda dostarcza więcej informacji o oczekiwanej przydatności elementu konstrukcyjnego do dalszej eksploatacji; dzięki temu konstrukcja może być użytkowana przez znacznie dłuższy czas. W artykule przedstawiono porównanie oceny zmęczenia z wykorzystaniem Eurokodu, normy amerykańskiej - AREMA oraz nowego podejścia wykorzystującego metodę probabilistyczną. Metody te zademonstrowano na nitowanych, stalowych dzwigarach mostów kolejowych (DPG) z wykorzystaniem danych z monitoringu terenowego.

Bibliografia

[1] J. Olofsson et al., “Assessment of European Railway Bridges for Future Traffic Demands and Longer Lives - EC Project “Sustainable Bridges”. Journal of Structure and Infrastructure Engineering, vol.1, no. 2, pp. 93-100, 2005, DOI: 10.1080/15732470412331289396.

[2] A.M. Rakoczy, D. Otter, and S. Dick, “Railroad bridge fatigue life estimation using the probabilistic method and new fatigue resistance for riveted details”. Structure and Infrastructure Engineering, Maintenance, Management, Life-Cycle Design and Performance, vol. 16, no. 3, pp. 381-393. 2020, DOI: 10.1080/15732479.2019.1663220.

[3] F. Moreu, J. LaFave, “Current Research Topics: Railroad Bridges And Structural Engineering”. NSEL Report Series Report No. NSEL-032 October 2012. http://hdl.handle.net/2142/34749.

[4] H. Isami, “Plate-Girder Construction”. Publisher: BiblioBazaar. 2008.

[5] D. Otter, S. Dick, and A.M. Rakoczy, “Update on FAST Bridge Research and Testing”. In Proc. AREMA 2017 Annual Conference. Indianapolis, Indiana USA. September 2017.

[6] R.A.P. Sweeney, “Resistance and Loading for Steel Bridge Fatigue Life Evaluation”. Proceedings of AREMA Conference. Minneapolis MN, USA, 2015.

[7] American Railway Engineering and Maintenance of Way Association, Manual for Railway Engineering AREMA. Chapter 15 - Steel Structures, Lanham, Maryland, 2020.

[8] Comité Européen de Normalisation, EN 1990. Eurocode: Basic design rules of structures, Warsaw 2004.

[9] Comité Européen de Normalisation, EN 1991-2. Eurocode 1: Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges, Warsaw 2007.

[10] H. Zobel, T. Alkhafaji, and M. Wróbel, “Metoda okreslanie trwałosci mostów drogowych”. Inżynieria i Budownictwo, no. 11, pp. 582-587, 2017.

[11] T. Siwowski, “Fatigue assessment of existing riveted truss bridges: case study”. Bulletin of The Polish Academy Of Sciences - Technical Sciences, vol. 63, no. 1, 2015, DOI: 10.1515/bpasts-2015-0014.

[12] E. Bruhwiler, I.F.C. Smith, and M. Hirt, “Fatigue and Fracture of Riveted Bridge Members”. Journal of the Structural Engineering vol. 116, no. 1, pp. 198-213, 1990, DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(1990)116:1(198).

[13] A. Pipinato, C. Pellegrino, O.S. Bursi, C. Modena„ “High-cycle Fatigue Behavior of Riveted Connections for Railway Metal Bridges”. Journal of Constructional Steel Research, vol. 65, no. 12, pp. 2167-2175, 2009. DOI: 10.1016/j.jcsr.2009.06.019.

[14] M. Al-Emrani, “Fatigue Performance of Stringer-to-Floor-Beam Connections in Riveted Railway Bridges”. J. Bridge Eng., vol. 10, no. 2, pp. 179-185, 2005, DOI: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2005)10:2(179).

[15] Y. Zhou, “Assessment of Bridge Remaining Fatigue Life through Field Strain Measurement”. Journal of Bridge Engineering, vol. 11, no. 6, November 2006, DOI: 10.1061/(ASCE)10840702(2006)11:6(737).

[16] P.M. Kunz and M.A. Hirt, “Evaluation of the Remaining Fatigue Life of Steel Bridges”. Fourth International Conference on Short and Medium Span Bridges, pp. 1219-1230. Halifax, Nova Scotia, Canada. 1994.

[17] E. Brühwiler and P. Kunz, “Remaining Fatigue Life of a Riveted Railway Bridge”. Proc. IABSE Colloquium: Remaining Structural Capacity, pp. 375-383. Copenhagen, Denmark. 1993.

[18] D.H. Tobias and D.A. Foutch, “Reliability-Based Method for Fatigue Evaluation of Railway Bridges”. Journal of Bridge Engineering, vol. 2, no. 2, pp. 53-60, 1997, DOI: 10.1061/(ASCE)1084-0702(1997)2:2(53).

[19] B. Imam, T.D. Righiniotis, and M.K. Chryssanthopoulos, “Fatigue Assessment of Riveted Railway Bridges”. International Journal Steel Structures (KSSC), vol. 5, no.5, pp. 485-494, 2005.

[20] B. Imam, et al.,“Analytical Fatigue Assessment of a Typical Riveted UK Rail Bridge”. Proceedings of the Institution of Civil Engineers (ICE) - Bridge Engineering, vol. 159, no.3, pp. 105-116, 2006, DOI: 10.1680/bren.2006.159.3.105.

[21] B.M., Imam, T.D. Righiniotis, and M.K. Chryssanthopoulos, “Numerical Modeling of Riveted Railway Bridge Connections for Fatigue Evaluation”. Engineering Structures, vol. 29, no. 11, pp. 3071-3081, 2007, DOI: 10.1016/j.engstruct.2007.02.011.

[22] B.M., Imam, T.D. Righiniotis, and M.K. Chryssanthopoulos, “Probabilistic Fatigue Evaluation of Riveted Railway Bridges”. Journal of Bridge Engineering (ASCE), vol. 13 no. 3, pp. 237-244, 2008, DOI: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2008)13:3(237).

[23] M.D., Bowman, et al., “Fatigue Evaluation of Steel Bridges”. NCHRP Report 721, Transportation Research Board, Washington D.C., USA. 2012, DOI: 10.17226/22774.

[24] E. Brühwiler, “Extending the Fatigue Life of Riveted Bridges Using Data From Long-Term Monitoring”. Advanced Steel Construction, vol. 11, pp. 283-293, 2015, DOI: 10.18057/IJASC.2015.11.3.3.

[25] M. Treacy and E. Brühwiler, “Fatigue Loading Estimation for Road Bridges Using Long Term WIM Monitoring”. Advances in Safety, Reliability and Risk Management - Proceedings of the European Safety and Reliability Conference, ESREL 2011, Troyes, France, 2011.

[26] M. Kużawa, T. Kamiński, J. Bień, “Fatigue Assessment Procedure for Old Riveted Road Bridges”. Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 18, pp.1259-1274, 2018, DOI: 10.1016/j.acme.2018.03.005.

[27] K.A. Flanigan, J.P. Lynch, and M. Ettouney “Probabilistic Fatigue Assessment of Monitored Railroad Bridge Components Using Long-Term Response Data in A Reliability Framework”. Structural Health Monitoring vol. 19, no. 6, pp. 2122-2142, 2020, DOI: 10.1177/1475921720915712.

[28] B. Akesson, “Fatigue Life of Riveted Steel Bridges”. CRC Press/Balkema, London, 2010.

[29] C. Cremona, et al., “Improved Assessment Methods for Static and Fatigue Resistance of Old Metallic Railway Bridges”. Journal of Bridge Engineering, ASCE, November 2013, DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0000466.

[30] A.L.L., Silva et al., “Fatigue Strength Assessment of Riveted Details in Railway Metallic Bridges”. Engineering Failure Analysis, vol. 121, 2021, DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.105120.

[31] B. Pedrosa et al., “Reliability of Fatigue Strength Curves for Riveted Connections Using Normal and Weibull Distribution Functions”. ASCE-ASME J. Risk Uncertain Eng.. Syst Part A Civ Eng., vol. 6, 2020, DOI: 10.1061/AJRUA6.0001081.

[32] American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) 2017. Load and Resistance Factor Design (LRFD). Bridge Design Specification, 8th Edition.

[33] J.W. Fisher, G.L. Kulak, and I.F.C. Smith, “A Fatigue Primer for Structural Engineers”. National Steel Bridge Alliance, 1998. https://www.aisc.org/globalassets/nsba/technical-documents/a-fatigure-primer-for-struc tural-engineers.pdf.

[34] Comité Européen de Normalisation, EN 1993-1-9, 2005. Design of Steel Structures, Part 1-9: Fatigue, European Committee for Standardization.

[35] A.M. Rakoczy and D. Otter, “Highlights of Railway Bridge Research and Testing by TTCI”. 64th Scientific Conference Krynica Zdrój, Poland, 16-20.09.2018.

[36] A.M. Rakoczy and D. Otter, “Can 100-year-old Steel Railroad Bridges Continue To Be Used In Service?”. IABSE Congress, New York City, N.Y., September 2019.

[37] A.M. Rakoczy, A. S. Nowak, and S. Dick, “Fatigue Reliability Model for Steel Railway Bridges”. Structure and Infrastructure Engineering, Maintenance, Management, Life-Cycle Design, and Performance, vol. 12, no.12, pp. 1602-1613, 2016, DOI: 10.1080/15732479.2016.1153664.

[38] C.A. Cornell, “Bounds on the Reliability of Structural Systems”. Journal of Structural Division, ASCE, vol. 93, no. 1, pp. 171-200, 1967, DOI: 10.1061/JSDEAG.0001577.

[39] A.M. Rakoczy and A.S. Nowak, “Reliability-Based Strength Limit State for Steel Railway Bridge”. Structure and Infrastructure Engineering, published online, pp. 1-14, September 2013, DOI: 10.1080/15732479.2013.807291.

Opublikowane

2021-12-30

Jak cytować

Rakoczy, Anna Maria. „Weryfikacja Poziomu zmęczenia Stalowych, Nitowanych mostów I wiaduktów Kolejowych Metodą Probabilistyczną I Normowymi Krzywymi S-N”. Archives of Civil Engineering, t. 67, nr 4, grudzień 2021, s. 625-42, doi:10.24425/ace.2021.138522.

Numer

Dział

Articles

Podobne artykuły

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.