The Wavenumber or more accurately Wavenumber-FD approach was initially introduced for two-dimensional dynamic analysis of concrete gravity dam-reservoir systems. The technique was formulated in the context of pure finite element programming in frequency domain. Later on, a variation of the method was proposed which was referred to as Wavenumber-TD approach suitable for time domain type of analysis. Recently, it is also shown that Wavenumber-FD approach may be applied for three-dimensional dynamic analysis of concrete arch dam-reservoir systems. In the present study, application of its variation (i.e., Wavenumber-TD approach) is investigated for three-dimensional problems. The method is initially described. Subsequently, the response of idealized Morrow Point arch dam-reservoir system is obtained by this method and its special cases (i.e., two other well-known absorbing conditions) for time harmonic excitation in stream direction. All results for various considered cases are compared against the exact response for models with different values of normalized reservoir length and reservoir base/sidewalls absorptive conditions.
A FE-BE procedure is presented for dynamic analysis of concrete arch dams. In this technique, dam body is discretized by finite elements, while foundation rock is handled by three dimensional boundary element formulation. This would allow a rigorous inclusion of dam-foundation rock interaction, with no limitations imposed on geometry of canyon shape. Based on this method, a previously developed program is modified, and the response of Morrow Point arch dam is studied for various ratios of foundation rock to dam concrete elastic moduli under an empty reservoir condition. Furthermore, the effects of canyon shape on response of dam, is also discussed.
In this study, an improved modular arch system with the lower arch space composed of a precast arch block and an outrigger was proposed as an underground culvert, and its applicability and structural behaviors were confirmed. This modular arch culvert structure with vertical walls was designed using precast blocks and by adjusting the placement spacing of concrete blocks to the upper part form an arch shape and the lower part form a vertical wall shape, based on previously researched modular arch systems. Owing to the vertical wall of the proposed modular arch system, it is possible to secure a load-carrying capacity and an arch space that can sufficiently resist the earth pressure generated from the backfill soil and loading on the arch system. To verify the structural characteristics, and applicability of the proposed modular precast arch culvert structure, a full-scale modular culvert specimen was fabricated, and a loading test was conducted. By examining its construction process and loading test results, the applicability and constructability of the proposed structure were analyzed along with its structural characteristics. In addition, its the structural predictability and safety for the applicability were evaluated by comparing the construction process and loading test results with the FE analysis results.
A rational expression, developed to predict the shear strength of reinforced concrete beams, is derived from the relationship between shear and the rate of change of bending moment along a beam coupled with experimental findings for the arch action. The proposed ultimate shear strength equation, arising from analytical premises and then calibrated with experimental data, is a similar form to the ACI 318 equation derived mainly from empirical approach. The proposed equation depends on the concrete compressive strength, amount of longitudinal steel content, and the shear span-to-depth ratio, and rationally reflects the shear resistance mechanism of combined beam action and arch action in reinforced concrete beams. The proposed equation applied to existing test data and the results were compared with those predicted by the ACI 318 equation and the Zsutty's equation.
Jilin highway concrete bridge is located in the center of Jilin City, which is positioned in the middle part in Jilin Province in the east north of China. This bridge crosses the Songhua River and connects the north and the south of Jilin City. The main purpose of damages inspection of the bridge components is to ensure the safety of a bridge and to identify any maintenance, repair, or strengthening which that need to be carried out. The damages that occur in reinforced concrete bridges include different types of cracks, scalling and spalling of concrete, corrosion of steel reinforcement, deformation, excessive deflection, and stain. The main objectives of this study are to inspect the appearance of Jilin highway concrete bridge and describe all the damages in the bridge structural members, and to evaluate the structural performance of the bridge structure under dead and live loads. The tests adopted in this study are: (a) the depth of concrete carbonation test, (b) compressive strength of concrete test, (c) corrosion of steel test, (d) static load test, and (e) dynamic load test. According to the damages inspection of the bridge structure appearance, most components of the bridge are in good conditions with the exception arch waves, spandrel arch, deck pavement of new arch bridge, and corbel of simply supported bridge which suffer from serious damages. Load tests results show that the deflection, strain, and cracks development satisfy the requirements of the standards.
With the aim to put forward the analytical model for calculating the shear capacity of precast steel reinforced concrete (PSRC) beams, a static test on two full-scale PSRC specimens was conducted under four-point loading, and the failure modes and strain developments of the specimens were critically investigated. Based on the test results, a modified truss-arch model was proposed to analyze the shear mechanisms of PSRC and cast-in-place SRC beams. In the proposed model, the overall shear capacity of PSRC and cast-in-place SRC beams can be obtained by combining the shear capacity of encased steel shape with web concrete determined by modified Nakamura and Narita model and the shear capacity of reinforced concrete part determined by compatible truss-arch model which can consider both the contributions of concrete and stirrups to shear capacity in the truss action as well as the contribution of arch action through compatibility of deformation. Finally, the proposed model is compared with other models from JGJ 138 and AISC 360 using the available SRC beam test data consisting of 75 shear-critical PSRC and SRC beams. The results indicate that the proposed model can improve the accuracy of shear capacity predictions for shear-critical PSRC and cast-in-place SRC beams, and relatively conservative results can be obtained by the models from JGJ 138 and AISC 360.
The quasi static test of the steel reinforced concrete (SRC) bridge piers and rigid frame arch bridge structure with SRC piers was conducted in the laboratory, and the seismic performance of SRC piers was compared with that of reinforced concrete (RC) bridge piers. In the test, the failure process, the failure mechanism, hysteretic curves, skeleton curves, ductility coefficient, stiffness degradation curves and the energy dissipation curves were analyzed. According to the $M-{\Phi}$ relationship of fiber section, the three-wire type theoretical skeleton curve of the lateral force and the pier top displacement was proposed, and the theoretical skeleton curves are well consistent with the experimental curves. Based on the theoretical model, the effects of the concrete strength, axial compression ratio, slenderness ratio, reinforcement ratio, and the stiffness ratio of arch to pier on the skeleton curve were analyzed.
There are many plain concrete arch bridges in Iran that have been used as railway bridges for more than seventy years. Owe to the fact that these bridges have not been designed seismically, and even may be loaded under high-speed trains, evaluation of fundamental frequencies of the bridges against earthquake and high-speed train vibrations is necessary for considering dynamics effects. To evaluate complex behavior of these bridges, results of field tests are useful. Since it is not possible to perform field tests for all arch bridges, these structures should be simulated correctly by computers for structural assessment. Several parameters are employed to describe the bridges, such as number of spans, length of spans, geometrical and material properties. In this study, results of field tests are used for modal analysis and adapted for 64 three dimensional finite element models with various physical parameters. Computer simulations show length of spans has important effect on fundamental frequencies of plain concrete arch bridge and modal deformations of bridges is in longitudinal and transverse directions. Also, these results demonstrate that fundamental frequencies of bridges decrease after increasing span length and number of spans. Plus, some relations based in the number of spans (n) and span length (l) are proposed for calculation of fundamental frequencies of plain concrete arch bridge.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.912-917
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2003
In this paper a new truss modeling technique for describing the beam shear resistance mechanism is proposed based on the reinterpretation of the well-known relationship between shear and the rate of change of bending moment in a reinforced concrete beam subjected to combined shear and moment loads. The core of the model is that a new perspective on the shear resistance can be gained by viewing the internal stress filed in terms of the superposition of two base components of shear resistance; arch action and beam action. The arch action can be described as a simple tied-arch which is consisted of a curved compression chord and a tension tie of the longitudinal steel, while the beam action between the two chords can be modeled as a membrane shearing element with forming a smeared truss action. The compatibility of deformation associated to the two action is taken into account by employing an experimental factor or internal state force factor a. Then the base equation of V=dM/dx is numerically duplicated. The new model was examined by the 362 experimental results. The shear strength predicted by the internal force state factor a show better correlation with the tested values than the present shear design.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.217-220
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2008
Recently, many studies about a high-strength concrete and composite structures are being progressed to get the more economic and stable result in the construction of structure all over the world. One of those studies is about CFTA(Concrete Filled and Tied Steel Tubular Arch) girder that applies an arch structure and a pre-stressed structure to CFT(Concrete Filled Steel Tubular) Structure which is filled with a concrete and improve the stiffness and strength of the structure by the confinement effect of fillers to maximize the efficiency of structure and economic. In this study, non-linear behavior of CFTA girders filled with a general concrete and the high-strength concrete respectively were analyzed by using ABAQUS 6.5-1 and results were compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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