Reduction of bridge construction and maintenance costs through coupled geotechnical and structural design of integral abutment bridges.

Details

• Creators:
  Frosch, Robert J. ; Antonio Bobet,  ; Yazen Khasawneh,
• Corporate Creators:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Corporate Contributors:
  United States. Federal Highway Administration ; Indiana. Dept. of Transportation
• Subject/TRT Terms:
  Bridge Abutments Bridge Design Geotechnical Engineering Jointless Bridges Life Cycle Costing Piles (Supports) Soil Structure Interaction Structural Connection Structural Design
• Publication/ Report Number:
  FHWA/IN/JTRP-2014/06 
• Resource Type:
  Tech Report
• Geographical Coverage:
  Indiana
• Corporate Publisher:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Abstract:
  Elimination expansion joints in the superstructure of integral abutment bridges offers the advantage of reducing the initial and life cycle 
  
  costs of the structure. However, such  elimination may have  an  adverse  effect on the displacement demand  at the pile‐abutment 
  
  connection and on the earth pressures on the abutment wall due to the thermal expansion/contraction cycles of the bridge. These 
  
  adverse effects have resulted in regulations that impose restrictions on the maximum length and skew angle of integral abutment 
  
  bridges.  This  research  consisted  of  a  deep  analysis  of  the  problem  by  considering soil‐structure  interaction.  The  approach  was 
  
  multifaceted as it included experimental and numerical analysis. Upon calibration and verification of the constitutive model, it was used 
  
  as part of a parametric analysis to provide recommendations for the design limits of integral abutment bridges. 
  
  The analysis results showed that active state earth pressure is reached after the first contraction cycle. The displacement demand on 
  
  piles is a function of the abutment wall displacement. Larger displacement demand of the pile at the acute corner when compared to 
  
  the obtuse corner was observed during expansion and contraction cycles. The inflection point of the piles deformed shape was found to 
  
  be  at relatively shallow depth. Concrete shrinkage  and sequence of  loading affected significantly the displacement demand of the 
  
  supporting piles, lower displacement demand of piles during the expansion cycle and larger displacement demand during contraction 
  
  cycles. The analysis showed that a 500 ft bridge with 60° skew will provide acceptable long term performance.
  
  
• Format:
  PDF
• Funding:
  SPR-3318
• Collection(s):
  US Transportation Collection
• Main Document Checksum:
  urn:sha256:c4a8476dd0bf3a33f8a209ef3582792a1a34ab3fb735890cb7558b635b283edd
• Download URL:
  https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/28413/dot_28413_DS1.pdf
• File Type:
  [PDF - 72.25 MB ]