Evaluation of simplifications od 2D models of soil-steel shell bridges

For calculations of soil-steel shell bridges a specialized software based on a 2D model is often used. Concentrated forces coming from vehicles are converted in these models model to a selected circumferential strip with application of Boussinesq theory. This theory, however, doesn't fully show the work effect (internal forces) of soil-steel structures as flexible structures cooperating with soil in carrying external loads. The effectiveness of this theory was estimated in this paper according to the 3D model formed out of MES elements which were considered as precise. For this reason a comparison algorithm based on internal forces influence function for a selected steel shell strip and special and a special newly developed software MACOR was used. The analysis showed the influence of general parameters of the object (width, span) are not fully reflected in Boussinesq theory. A major influence of general geometrical parameters of the structure ( span, width) on the internal forces , which are neglected in Boussinesq theory, has been documented through this analysis. Parametrical analysis was carried based on a real structure built steel-soil bridge.

---

Do obliczeń projektowych konstrukcji gruntowo-powłokowej wykorzystuje się najczęściej specjalistyczne programy oparte na modelu 2D. Siły skupione pochodzące od pojazdów, będące obciążeniem jezdni obiektu mostowego, sprowadzane są zwykle w tym modelu do wydzielonego wycinka obwodowego z zastosowaniem teorii Boussinesq. W pracy poddano ocenie jej skuteczność w obliczeniach konstrukcji podatnych, współpracujących z gruntem w przenoszeniu obciążeń zewnętrznych. Wyniki oceny odniesiono do rezultatów uważanych z dokładne, uzyskanych z modelu 3D, utworzonego z elementów MES. W tym celu opracowano algorytm porównawczy oparty na funkcji wpływu sił wewnętrznych i własnym programie komputerowym MACOR. W wyniku przeprowadzonej analizy wykazano, że teoria ta nie ujmuje w pełni geometrii mostowych układów gruntowo-powłokowych. Wskazano na znaczny wpływ ogólnych parametrów geometrycznych obiektu (szerokość, rozpiętość) na siły wewnętrzne, pomijane w teorii Boussinesq. Analizę parametryczną wykonano na przykładzie wybudowanego, klasycznego mostu o konstrukcji gruntowo-powłokowej.