Analysis of the impact of widening the bridge deck on the redistribution of the internal forces in the structure on the example of the bridge in Opole, Poland.
Saved in:
| Title: | Analysis of the impact of widening the bridge deck on the redistribution of the internal forces in the structure on the example of the bridge in Opole, Poland. |
|---|---|
| Alternate Title: | Analiza wpływu poszerzenia płyty pomostowej na redystrybucję sił wewnętrznych w konstrukcji na przykładzie mostu w Opolu. |
| Authors: | Jurasz-Drozdowska, Karolina1 k.jurasz-drozdowska@po.edu.pl, Radomski, Wojciech2 wojciech.radomski@pw.edu.pl |
| Source: | Archives of Civil Engineering (Polish Academy of Sciences). 2025, Vol. 71 Issue 4, p587-604. 18p. |
| Subjects: | Structural analysis (Engineering), Eurocodes (Standards), Strains & stresses (Mechanics), Residual stresses, Computer simulation, Bridge floors |
| Geographic Terms: | Poland |
| Abstract (English): | Redistribution of internal forces in existing bridge structures occurs very often in practice, especially when they are functionally modernized (e.g. by widening the deck), as well as as a result of changing the static system of the structure. The most telling and relatively common example of the latter situation is the elimination of hinges (e.g. hinges in Gerber systems or hinges in the middle of the span of concrete bridges erected using the cantilever concreting method) and thus creating a continuous hingeless system. As a result of this change, internal forces are redistributed, and insufficiently thorough consideration of it can lead to serious, negative consequences. The article analyzes a real bridge structure located in Opole. The structure accepted for testing has a complicated structural system and has Gerber hinges. The lower flanges of the girders have a variable width along the entire length of the spans - therefore almost every span cross-section of the structure differs from each other. The bridge structure was modelled in the numerical programme SOFiSTiK, which managed to reproduce the diversity of the main girders (variable cross-sections). Work on the model was divided into several stages. The first one was a comparison of internal forces for the state before 2015, obtained from loads according to the standard from the time of construction of the structure and Eurocode. The second stage was a change of the static scheme (widening the usable width of the roadway) and a comparison of internal forces and as above. The third part included the elimination of hinges. Based on the analyses performed, three cases were compared and conclusions were drawn. Looking at the results from loads according to the old standard (and the bridge construction process), we see no increase in the value of forces in variant A and B. The increase occurs only when the hinge is eliminated. Analyzing the results from PN-EN loads, we see that they cause an increase in the value of forces, which is related to a different load setting. Modern utility loads, according to Eurocode, generate greater internal forces, an increase of 70-100%. As can be seen in the example of a real object from Opole, even a small interference in the bridge construction system can have a significant impact on changing the arrangement of forces. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Abstract (Polish): | Do redystrybucji sił wewnętrznych w istniejących obiektach mostowych dochodzi w praktyce bardzo często, przede wszystkim gdy są modernizowane w sposób funkcjonalny (np. przez poszerzenie pomostu), a także wskutek zmiany układu statycznego konstrukcji. Najbardziej wymownym stosunkowo najczęstszym przykładem tej ostatniej z wymienionych sytuacji jest likwidacja przegubów (np. przegubów w układach Gerbera lub przegubów w środku rozpiętości przęseł mostów betonowych wznoszonych metodą betonowania nawisowego) i utworzenie w ten sposób ciągłego układu bezprzegubowego. W wyniku tej zmiany dochodzi do redystrybucji siłwewnętrznych, a niedostatecznie wnikliwe jej uwzględnienie może prowadzić do poważnych, negatywnych następstw. W artykule dokonano analizy rzeczywistego obiektu mostowego zlokalizowanegowOpolu. Obiekt przyjęty do badań ma skomplikowany układ konstrukcyjny i posiada przeguby Gerbera. Dolne półki dźwigarów mają zmienną szerokość na całej długości przęseł - także prawie każdy przekrój przęsłowy obiektu różni się względem siebie. Wykonano ocenę stanu konstrukcji, a także przedstawiono wyniki badań betonu, które zostały wykonane w trakcie remontu obiektu przeprowadzonego w roku 2015. W trakcie wspomnianej modernizacji utw orzono dodatkowy pas ruchu dla pojazdów, zmniejszając przy tym szerokość jednego z chodników. W nowym układzie most posiada trzy pasy ruchu, dwa w kierunku centrum Opola, jeden w kierunku Wrocławia. Konstrukcję mostu zamodelowano w programie numerycznym SOFiSTiK, w którym udało się odwzorować zróżnicowanie dźwigarów głównych (zmienne przekroje). Prace podzielono na trzy etapy, a każdy z nich zawiera trzy modele numeryczne. Pierwszy etap analizy, to odwierciedlenie układu konstrukcyjnego z czasu budowy obiektu oraz użytkowania do 2015 roku (wariant A - bez poszerzenia). Drugi model zawiera zmiany w układzie pasów ruchu dokonanych po modernizacji (wariant B - z poszerzeniem). Trzeci zakłada układ pasów jak w modelu nr 2 jednak z założeniem likwidacji przegubów Gerbera (wariant B - z poszerzeniem, bez przegubów). Każdy model obciążono dwoma układami obciążeń. W pierwszej kolejności zadano obciążenie obowiązujące w czasie wznoszenia obiektu zgodnie z Betonkalender 1931r. Taschenbuch fur Beton und Eisenbetonbau sowie die verwandten Facher. Modele uwzględniają założenia, w których siły wewnętrzne, przemieszczenia i reakcje są liczone w taki sposób, że każdy z dźwigarów niesie 100% obciążenia użytkowego-nie uwzględniono wówczas w obecnym rozumieniu współpracy poprzecznej przęsełtak, że w tym analizowanych obecnie przypadku prawie cały ciężar walca przypadałna jedną belkę. W przypadku drugiego układu obciążeń wg PN-EN 1991-2 przyjęto poprzeczny rozkład według metody sztywnej poprzecznicy, co powoduje, że na dźwigar przypada około 50% obciążenia użytkowego. Na podstawie przeprowadzonych analiz dokonano porównania trzech przypadków i wyciągnięto wnioski. Patrząc na wyniki od obciążeń według starej normy widzimy brak wzrostu wartości siłw wariancie A i B. Wzrost następuje dopiero przy likwidacji przegubu. Analizując wyniki od obciążeń PN-EN widzimy, że powodują one wzrost wartości sił, co związane jest z innym ustawieniem obciążenia. Obciążenia współczesne użytkowe, wg Eurokodu, generują siły wewnętrzne większe, wzrost o 70-100%. Jak widać na przykładzie rzeczywistego obiektu z Opola, nawet niewielka ingerencja w system konstrukcyjny mostu może mieć istotny wpływ na zmianę układu sił. W przypadku analizowanego obiektu, w czasie poprzednio wzmiankowanej modernizacji z 2015 roku, nie zdecydowano się na wzmocnienie konstrukcji, a także nie przeprowadzono badań numerycznych mających na celu określenie wpływu tej zmiany. Obiekt po modernizacji funkcjonuje 8 lat i co prawda jego stan jest zadowalający, jednak nie ma pewności na jak długi okres czasu. Już teraz widać na obiekcie dodatkowe rysy i wykwity, które pojawiły się na przestrzeni ostatnich lat. Należy zatem zastanowić się czy możliwe byłoby w przyszłości poszerzenie tego obiektu do 4 pasów ruchu i czy zaprojektowanie zewnętrznego wzmocnienia konstrukcji pozwoliłoby przenieść większy ruch pojazdów. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Copyright of Archives of Civil Engineering (Polish Academy of Sciences) is the property of Polish Academy of Sciences and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.) | |
| Database: | Engineering Source |
| FullText | Links: – Type: pdflink Text: Availability: 0 |
|---|---|
| Header | DbId: egs DbLabel: Engineering Source An: 190605110 AccessLevel: 6 PubType: Academic Journal PubTypeId: academicJournal PreciseRelevancyScore: 0 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: Analysis of the impact of widening the bridge deck on the redistribution of the internal forces in the structure on the example of the bridge in Opole, Poland. – Name: TitleAlt Label: Alternate Title Group: TiAlt Data: Analiza wpływu poszerzenia płyty pomostowej na redystrybucję sił wewnętrznych w konstrukcji na przykładzie mostu w Opolu. – Name: Author Label: Authors Group: Au Data: <searchLink fieldCode="AR" term="%22Jurasz-Drozdowska%2C+Karolina%22">Jurasz-Drozdowska, Karolina</searchLink><relatesTo>1</relatesTo><i> k.jurasz-drozdowska@po.edu.pl</i><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Radomski%2C+Wojciech%22">Radomski, Wojciech</searchLink><relatesTo>2</relatesTo><i> wojciech.radomski@pw.edu.pl</i> – Name: TitleSource Label: Source Group: Src Data: <searchLink fieldCode="JN" term="%22Archives+of+Civil+Engineering+%28Polish+Academy+of+Sciences%29%22">Archives of Civil Engineering (Polish Academy of Sciences)</searchLink>. 2025, Vol. 71 Issue 4, p587-604. 18p. – Name: Subject Label: Subjects Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22Structural+analysis+%28Engineering%29%22">Structural analysis (Engineering)</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Eurocodes+%28Standards%29%22">Eurocodes (Standards)</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Strains+%26+stresses+%28Mechanics%29%22">Strains & stresses (Mechanics)</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Residual+stresses%22">Residual stresses</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Computer+simulation%22">Computer simulation</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Bridge+floors%22">Bridge floors</searchLink> – Name: SubjectGeographic Label: Geographic Terms Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22Poland%22">Poland</searchLink> – Name: Abstract Label: Abstract (English) Group: Ab Data: Redistribution of internal forces in existing bridge structures occurs very often in practice, especially when they are functionally modernized (e.g. by widening the deck), as well as as a result of changing the static system of the structure. The most telling and relatively common example of the latter situation is the elimination of hinges (e.g. hinges in Gerber systems or hinges in the middle of the span of concrete bridges erected using the cantilever concreting method) and thus creating a continuous hingeless system. As a result of this change, internal forces are redistributed, and insufficiently thorough consideration of it can lead to serious, negative consequences. The article analyzes a real bridge structure located in Opole. The structure accepted for testing has a complicated structural system and has Gerber hinges. The lower flanges of the girders have a variable width along the entire length of the spans - therefore almost every span cross-section of the structure differs from each other. The bridge structure was modelled in the numerical programme SOFiSTiK, which managed to reproduce the diversity of the main girders (variable cross-sections). Work on the model was divided into several stages. The first one was a comparison of internal forces for the state before 2015, obtained from loads according to the standard from the time of construction of the structure and Eurocode. The second stage was a change of the static scheme (widening the usable width of the roadway) and a comparison of internal forces and as above. The third part included the elimination of hinges. Based on the analyses performed, three cases were compared and conclusions were drawn. Looking at the results from loads according to the old standard (and the bridge construction process), we see no increase in the value of forces in variant A and B. The increase occurs only when the hinge is eliminated. Analyzing the results from PN-EN loads, we see that they cause an increase in the value of forces, which is related to a different load setting. Modern utility loads, according to Eurocode, generate greater internal forces, an increase of 70-100%. As can be seen in the example of a real object from Opole, even a small interference in the bridge construction system can have a significant impact on changing the arrangement of forces. [ABSTRACT FROM AUTHOR] – Name: Abstract Label: Abstract (Polish) Group: Ab Data: Do redystrybucji sił wewnętrznych w istniejących obiektach mostowych dochodzi w praktyce bardzo często, przede wszystkim gdy są modernizowane w sposób funkcjonalny (np. przez poszerzenie pomostu), a także wskutek zmiany układu statycznego konstrukcji. Najbardziej wymownym stosunkowo najczęstszym przykładem tej ostatniej z wymienionych sytuacji jest likwidacja przegubów (np. przegubów w układach Gerbera lub przegubów w środku rozpiętości przęseł mostów betonowych wznoszonych metodą betonowania nawisowego) i utworzenie w ten sposób ciągłego układu bezprzegubowego. W wyniku tej zmiany dochodzi do redystrybucji siłwewnętrznych, a niedostatecznie wnikliwe jej uwzględnienie może prowadzić do poważnych, negatywnych następstw. W artykule dokonano analizy rzeczywistego obiektu mostowego zlokalizowanegowOpolu. Obiekt przyjęty do badań ma skomplikowany układ konstrukcyjny i posiada przeguby Gerbera. Dolne półki dźwigarów mają zmienną szerokość na całej długości przęseł - także prawie każdy przekrój przęsłowy obiektu różni się względem siebie. Wykonano ocenę stanu konstrukcji, a także przedstawiono wyniki badań betonu, które zostały wykonane w trakcie remontu obiektu przeprowadzonego w roku 2015. W trakcie wspomnianej modernizacji utw orzono dodatkowy pas ruchu dla pojazdów, zmniejszając przy tym szerokość jednego z chodników. W nowym układzie most posiada trzy pasy ruchu, dwa w kierunku centrum Opola, jeden w kierunku Wrocławia. Konstrukcję mostu zamodelowano w programie numerycznym SOFiSTiK, w którym udało się odwzorować zróżnicowanie dźwigarów głównych (zmienne przekroje). Prace podzielono na trzy etapy, a każdy z nich zawiera trzy modele numeryczne. Pierwszy etap analizy, to odwierciedlenie układu konstrukcyjnego z czasu budowy obiektu oraz użytkowania do 2015 roku (wariant A - bez poszerzenia). Drugi model zawiera zmiany w układzie pasów ruchu dokonanych po modernizacji (wariant B - z poszerzeniem). Trzeci zakłada układ pasów jak w modelu nr 2 jednak z założeniem likwidacji przegubów Gerbera (wariant B - z poszerzeniem, bez przegubów). Każdy model obciążono dwoma układami obciążeń. W pierwszej kolejności zadano obciążenie obowiązujące w czasie wznoszenia obiektu zgodnie z Betonkalender 1931r. Taschenbuch fur Beton und Eisenbetonbau sowie die verwandten Facher. Modele uwzględniają założenia, w których siły wewnętrzne, przemieszczenia i reakcje są liczone w taki sposób, że każdy z dźwigarów niesie 100% obciążenia użytkowego-nie uwzględniono wówczas w obecnym rozumieniu współpracy poprzecznej przęsełtak, że w tym analizowanych obecnie przypadku prawie cały ciężar walca przypadałna jedną belkę. W przypadku drugiego układu obciążeń wg PN-EN 1991-2 przyjęto poprzeczny rozkład według metody sztywnej poprzecznicy, co powoduje, że na dźwigar przypada około 50% obciążenia użytkowego. Na podstawie przeprowadzonych analiz dokonano porównania trzech przypadków i wyciągnięto wnioski. Patrząc na wyniki od obciążeń według starej normy widzimy brak wzrostu wartości siłw wariancie A i B. Wzrost następuje dopiero przy likwidacji przegubu. Analizując wyniki od obciążeń PN-EN widzimy, że powodują one wzrost wartości sił, co związane jest z innym ustawieniem obciążenia. Obciążenia współczesne użytkowe, wg Eurokodu, generują siły wewnętrzne większe, wzrost o 70-100%. Jak widać na przykładzie rzeczywistego obiektu z Opola, nawet niewielka ingerencja w system konstrukcyjny mostu może mieć istotny wpływ na zmianę układu sił. W przypadku analizowanego obiektu, w czasie poprzednio wzmiankowanej modernizacji z 2015 roku, nie zdecydowano się na wzmocnienie konstrukcji, a także nie przeprowadzono badań numerycznych mających na celu określenie wpływu tej zmiany. Obiekt po modernizacji funkcjonuje 8 lat i co prawda jego stan jest zadowalający, jednak nie ma pewności na jak długi okres czasu. Już teraz widać na obiekcie dodatkowe rysy i wykwity, które pojawiły się na przestrzeni ostatnich lat. Należy zatem zastanowić się czy możliwe byłoby w przyszłości poszerzenie tego obiektu do 4 pasów ruchu i czy zaprojektowanie zewnętrznego wzmocnienia konstrukcji pozwoliłoby przenieść większy ruch pojazdów. [ABSTRACT FROM AUTHOR] – Name: AbstractSuppliedCopyright Label: Group: Ab Data: <i>Copyright of Archives of Civil Engineering (Polish Academy of Sciences) is the property of Polish Academy of Sciences and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract.</i> (Copyright applies to all Abstracts.) |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=egs&AN=190605110 |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Identifiers: – Type: doi Value: 10.24425/ace.2025.156190 Languages: – Code: eng Text: English PhysicalDescription: Pagination: PageCount: 18 StartPage: 587 Subjects: – SubjectFull: Structural analysis (Engineering) Type: general – SubjectFull: Eurocodes (Standards) Type: general – SubjectFull: Strains & stresses (Mechanics) Type: general – SubjectFull: Residual stresses Type: general – SubjectFull: Computer simulation Type: general – SubjectFull: Bridge floors Type: general – SubjectFull: Poland Type: general Titles: – TitleFull: Analysis of the impact of widening the bridge deck on the redistribution of the internal forces in the structure on the example of the bridge in Opole, Poland. Type: main BibRelationships: HasContributorRelationships: – PersonEntity: Name: NameFull: Jurasz-Drozdowska, Karolina – PersonEntity: Name: NameFull: Radomski, Wojciech IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 01 M: 10 Text: 2025 Type: published Y: 2025 Identifiers: – Type: issn-print Value: 12302945 Numbering: – Type: volume Value: 71 – Type: issue Value: 4 Titles: – TitleFull: Archives of Civil Engineering (Polish Academy of Sciences) Type: main |
| ResultId | 1 |
