The components of concrete track (rail and rail fastening system) in railway bridge deck ends are damaged and deteriorated by track-bridge interaction forces such as uplift forces and compression forces owing to their structural flexural characteristics (bridge end rotation). This had led to demand for alternatives to improve structural safety and serviceability. In this study, the authors aim to develop a transition track to enhance the long term workability and durability of concrete track components in railway bridge deck ends and thereby improve the performance of concrete track. A time-history analysis and a three-dimensional finite element method analysis were performed to consider the train speed and the effect of multiple train loads and the results were compared with the performance requirements and German standard for transition track. Furthermore, two specimens, a normal concrete track and a transition track, were fabricated to evaluate the effects of application of the developed transition track, and static tests were conducted. From the results, the track-bridge interaction force acting on the track components (rail displacement, rail stress, and clip stress) of the railway bridge deck end were significantly reduced with use of the developed transition track compared with the non-transition track specimen.
Global warming due to increased carbon dioxide is perceived as one of the factors threatening the future. Efforts are being made to reduce carbon dioxide emissions in each industry around the world. In particular, environmental loads and impacts during the life cycle of SOC structures and buildings have been quantitatively assessed through a quantitative method called Life Cycle Assessment (LCA). However, the construction sector has gone through difficulty in quantitative assessment for several reasons: 1) LCI DB is not fully established; 2) the life cycle is very long; 3) the building structures are unique. Therefore, it takes enormous effort and time to carry out LCA. Rather than estimating carbon emissions with accuracy, this study aims to present a simplified estimation model that allows owners or designers to easily estimate carbon dioxide emissions with little effort, given that rapid and rough decisions regarding environmental load reduction are to be made. This study performs the LCA using data from 25 road construction projects across the country, followed by multiple regression analyses to derive a simplified carbon estimation model (SLCA). The study also carries out a comparative analysis with values estimated by performing a typical LCA. The comparison analysis shows an error rate of less than 5% for 16 road projects.
Li Zhu;Ray Kai-Leung Su;Wei Liu;Tian-Nan Han;Chao Chen
Steel and Composite Structures
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v.48
no.2
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pp.207-233
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2023
Steel-concrete composite box girder bridges are widely used in the construction of highway and railway bridges both domestically and abroad due to their advantages of being light weight and having a large spanning ability and very large torsional rigidity. Composite box girder bridges exhibit the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip under various loads during operation. As one of the most commonly used calculation tools in bridge engineering analysis, one-dimensional models offer the advantages of high calculation efficiency and strong stability. Currently, research on the one-dimensional model of composite beams mainly focuses on simulating interface longitudinal slip and the shear lag effect. There are relatively few studies on the one-dimensional model which can consider the effects of restrained torsion, distortion and interface transverse slip. Additionally, there are few studies on vehicle-bridge integrated systems where a one-dimensional model is used as a tool that only considers the calculations of natural frequency, mode and moving load conditions to study the dynamic response of composite beams. Some scholars have established a dynamic analysis model of a coupled composite beam bridge-train system, but where the composite beam is only simulated using a Euler beam or Timoshenko beam. As a result, it is impossible to comprehensively consider multiple complex force effects, such as shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip of composite beams. In this paper, a 27 DOF vehicle rigid body model is used to simulate train operation. A two-node 26 DOF finite beam element with composed box beams considering the effects of shear lag, restrained torsion, distortion and interface bidirectional slip is proposed. The dynamic analysis model of the coupled composite box girder bridge-train system is constructed based on the wheel-rail contact relationship of vertical close-fitting and lateral linear creeping slip. Furthermore, the accuracy of the dynamic analysis model is verified via the measured dynamic response data of a practical composite box girder bridge. Finally, the dynamic analysis model is applied in order to study the influence of various mechanical effects on the dynamic performance of the vehicle-bridge system.
Yousry B.I. Shaheen;Ghada M. Hekal;Ahmed K. Fadel;Ashraf M. Mahmoud
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.6
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pp.611-633
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2024
This study intends to investigate the response of multi-cell (MC) beams to flexural loads in which the primary reinforcement is composed of both metallic and non-metallic materials. "Multi-cell" describes beam sections with multiple longitudinal voids separated by thin webs. Seven reinforced concrete MC beams measuring 300×200×1800 mm were tested under flexural loadings until failure. Two series of beams are formed, depending on the type of main reinforcement that is being used. A control RC beam with no openings and six MC beams are found in these two series. Series one and two are reinforced with metallic and non-metallic main reinforcement, respectively, in order to maintain a constant reinforcement ratio. The first crack, ultimate load, deflection, ductility index, energy absorption, strain characteristics, crack pattern, and failure mode were among the structural parameters of the beams under investigation that were documented. The primary variables that vary are the kind of reinforcing materials that are utilized, as well as the kind and quantity of mesh layers. The outcomes of this study that looked at the experimental and numerical performance of ferrocement reinforced concrete MC beams are presented in this article. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed with ANSYS-16.0 software to demonstrate the behavior of composite MC beams with holes. A parametric study is also carried out to investigate the factors, such as opening size, that can most strongly affect the mechanical behavior of the suggested model. The experimental and numerical results obtained demonstrate that the FE simulations generated an acceptable degree of experimental value estimation. It's also important to demonstrate that, when compared to the control beam, the MC beam reinforced with geogrid mesh (MCGB) decreases its strength capacity by a maximum of 73.33%. In contrast, the minimum strength reduction value of 16.71% is observed in the MC beams reinforced with carbon reinforcing bars (MCCR). The findings of the experiments on MC beams with openings demonstrate that the presence of openings has a significant impact on the behavior of the beams, as there is a decrease in both the ultimate load and maximum deflection.
In this study, auto-calibration method for water quality model was compared and analyzed using QUAL2Kw, which can estimate the optimum parameters through the integration of genetic algorithm and QUAL2K. The QUAL2Kw was applied to the Sum River which is greatly affected by the pollution loads of Wonju city. Two auto-calibration methods were examined: single parameter application for the whole river reach and separate parameter application for each reach of multiple reaches. The analysis about CV(RMSE) and fitness of the GA show that the separate parameter auto-calibration method is better than the single parameter method in the degree of precision. Thus the separate parameter auto-calibration method is applied to the water quality modelling of this study. The calibrated QUAL2Kw was used for the three scenarios for the water quality management of the Sum River, and the water quality impact on the river was analyzed. In scenario 1, which improve the effluent water quality of Wonju WWTP, BOD and TP concentrations of the Sum River 4-1 station which is representative one of Mid-Watershed, are decreased 17.7% and 29.1%, respectively. And immediately after joining the Wonjucheon, BOD and TP concentrations are decreased 50.4% and 40.5%, respectively. In scenario 2, Wonju water supply intake is closed and multi-regional water supply, which come from other watershed except the Sum River, is provided. The Sum River water quality in scenario 2 is slightly improved as the flow of the river is increased. Immediately after joining the Wonjucheon, BOD and TP concentrations are decreased 0.18mg/L and 0.0063mg/L, respectively. In scenario 3, the water quality management alternatives of scenario 1 and 2 are planned simultaneously, the Sum River water quality is slightly more improved than scenario 1. Water quality prediction of the three scenarios indicates that effluent water quality improvement of Wonju WWTP is the most efficient alternative in water quality management of the Sum River. Particularly the Sum River water quality immediately after joining the Wonjucheon is greatly improved. When Wonju water supply intake is closed and multi-regional water supply is provided, the Sum River water quality is slightly improved.
Probiotics have emerged as a potential treatment modality for numerous gastrointestinal disorders, including IBD. However, few probiotics have undergone appropriate preclinical screening in vivo. Kefir is considered a probiotic, benefiting the host through its effects in the intestinal tract. Despite numerous studies examining the action of probiotics on the host organism, few have analyzed the effects on intestinal environment. We assessed the protective effect of kefir for three weeks before inducing colitis with 2% dextran sodium sulfate for five days. The DSS loads were similar in all DSS treatment group. The results of the experiment are as follows. Food intake and FER of experimental groups were not significantly different each other, but water consumption tended to be higher in all DSS treatment groups as compared with the normal control. And visual inspection of feces revealed mild diarrhea in rat given 2% DSS. The anti-inflammatory activity of kefir was determined by myeloperoxidase activity during the DSS treatment, and there was no significant difference in any group. The levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) as a colonic lipid peroxidation were significantly lower in the kefir intake groups than in rats treated with 2% DSS alone. The DNA % in tail and tail moment values as a DNA damage level of the blood lymphocytes in kefir intake groups tended to be lower than 2% DSS treatment alone, especially tail lengths were significantly diminished. According to the colonic histopathological assay, there were a severe inflammation of lamina propria and submucosa and mild edema in mucosa and sub mucosa in DSS alone treated group. We found a slight regenerative change in kefir treatment groups. In our experiments, this means that ulcerative colitis related to oxidative injury might be prevented by kefir as a probiotic. Further studies of the potential benefits of kefir as a probiotic in inflammatory condition are encouraged.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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