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
  • Structural design
  • Life cycle costing
  • Piles (Supports)
  • Soil structure interaction
  • Structural connection
  • Jointless bridges
• 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.
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• Format:
  PDF
• Funding:
  SPR-3318
• Download URL:
  https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/28413/dot_28413_DS1.pdf
• File Type:
  [PDF - 72.25 MB]
• Collection(s):
  US Transportation Collection
• Main Document Checksum:
  urn:sha256:c4a8476dd0bf3a33f8a209ef3582792a1a34ab3fb735890cb7558b635b283edd