Nonlinear analysis of isotropic slab bridges under extreme traffic loading: Fid-Bau Portal

Nonlinear analysis of isotropic slab bridges under extreme traffic loading

Laefer, Debra F

L’analyse probabiliste du volume de trafic sur un pont consiste habituellement à extrapoler une valeur caractéristique maximale à partir de valeurs d’effets de charge mesurés ou simulés. Au cours des dernières années, des simulations du trafic à long terme, au moyen desquelles on simule le trafic sur des milliers d’années, ont permis aux chercheurs de mieux comprendre la nature des scénarios de trafic dont l’influence est prédominante à l’état limite. On a montré, par exemple, que les grues mobiles et véhicules à plate-forme surbaissée, parfois associées à des camions ordinaires semi-remorques, jouaient un rôle prépondérant dans la plupart des cas. Dans le présent article, on applique un modèle d’analyse non linéaire bidimensionnelle (2D) de plaques par la méthode des éléments finis aux scénarios de volume de trafic extrême identifiés lors des simulations du trafic à long terme. Pour la première fois, on identifie et on compare les scénarios de volume de trafic qui ont une influence prédominante dans les analyses non linéaires 2D à ceux qui prédominent dans les analyses linéaires 2D et les analyses linéaires et non linéaires unidimensionnelles. Les résultats montrent que, dans le cas d’une dalle de béton isotropique composant la structure d’un pont, les scénarios prédominants de volume de trafic sont similaires à ceux qui prédominent dans les modèles simples et unidimensionnels (poutres). De plus, les positions critiques des véhicules ne diffèrent que légèrement les unes des autres. Il semble par ailleurs évident que les effets de charge qui occasionnent des dommages dans les modèles d’analyse élastique linéaire 2D de plaques sont bien plus faibles et donc que l’analyse élastique linéaire 2D est plus prudente que les analyses non linéaires 2D et que les analyses linéaires et non linéaires unidimensionnelles. [Traduit par la Rédaction]

Probabilistic analysis of traffic loading on a bridge traditionally involves an extrapolation from measured or simulated load effects to a characteristic maximum value. In recent years, long run simulations, whereby thousands of years of traffic are simulated, have allowed researchers to gain new insights into the nature of the traffic scenarios that govern at the limit state. For example, mobile cranes and low-loaders, sometimes accompanied by a common articulated truck, have been shown to govern in most cases. In this paper, the extreme loading scenarios identified in the long-run simulation are applied to a non-linear, two-dimensional (2D) plate finite element model. For the first time, the loading scenarios that govern in 2D nonlinear analyses are found and compared to those that govern for 2D linear and one-dimensional (1D) linear and nonlinear analyses. Results show that, for an isotropic slab, the governing loading scenarios are similar to those that govern in simple 1D (beam) models. Furthermore, there are only slight differences in the critical positions of the vehicles. It is also evident that the load effects causing failure in the 2D linear elastic plate models are significantly lower, i.e., 2D linear elastic analysis is more conservative than both 2D nonlinear and 1D linear and nonlinear analyses.