STUDY ON FLEXURAL BEHAVIORS OF PRECAST SEGMENTAL BRIDGE BOX GIRDER BY FINITE ELEMENT METHOD

Abstract

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์และศึกษาพฤติกรรมในการรับแรงดัดของคานสะพานรูปกล่องชิ้นส่วนสำเร็จภายใต้น้ำหนักบรรทุกแบบสถิตด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์  โดยในการสร้างแบบจำลองได้ใช้เอลิเมนต์แผ่นบางสำหรับคานคอนกรีต เอลิเมนต์โครงถักสำหรับลวดอัดแรง และเอลิเมนต์สัมผัสสำหรับรอยต่อระหว่างชิ้นส่วนสำเร็จ และทำการเปรียบเทียบกับผลการทดสอบของคานขนาดเท่าของจริงเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของผลการวิเคราะห์และความเหมาะสมของสมมติฐานและเงื่อนไขที่พิจารณารวมถึงประสิทธิภาพของเอลิเมนต์และแบบจำลองที่ใช้ จากการศึกษาพบว่าการวิเคราะห์ให้ผลที่สอดคล้องกับผลการทดสอบ และสามารถแสดงพฤติกรรมและความสามารถในการรับแรงดัดของคานได้ในช่วงของสภาวะน้ำหนักบรรทุกออกแบบใช้งานไปจนถึงน้ำหนักบรรทุกออกแบบสูงสุด นอกจากนี้ยังได้นำเสนอผลวิเคราะห์ของค่าความเครียดที่เกิดขึ้นในคอนกรีตและลวดอัดแรง รวมถึงผลของการเปิดออกของหน้าตัดบริเวณรอยต่อของชิ้นส่วนสำเร็จที่มีต่อพฤติกรรมการรับน้ำหนักของคานรวมถึงลักษณะการกระจายของค่าความเครียดบนหน้าตัดคานและการเปลี่ยนตำแหน่งของแกนสะเทินเมื่อคานเข้าสู่สภาวะ Decompression ไปจนถึงน้ำหนักบรรทุกสูงสุด

A main objective of this study is to investigate and study the flexural behaviors of a precast segmental bridge box girder under static load using finite element method. A finite element model employed is composed of shell elements for discretization of the concrete box girder, truss elements for the tendons of prestressing steel, and contact elements for the flat joints between precast segments. The results of finite element analysis are compared to the test results of a full-scale box girder to verify the validity and efficiency of the analysis model and the hypotheses employed in the investigation. The analysis results obtained are found in good agreement with the test results of the box girder under design service load up to design ultimate load. The results of strains in concrete box girder and tendons are also discussed in comparison with the test. Furthermore, the effects on strain distributions and flexural behaviors of the box girder due to opening of the joints between the precast segments during decompression up to ultimate loading stage, as well as the shifting of the beam neutral axis, are illustrated.