KFUPM ePrints

OPTIMIZATION OF CONTINUOUS POST-TENSIONED CONCRETE BRIDGE GIRDERS WITH VARIABLE DEPTH

Al-Osta, Mohammed (2009) OPTIMIZATION OF CONTINUOUS POST-TENSIONED CONCRETE BRIDGE GIRDERS WITH VARIABLE DEPTH. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
4Mb

Arabic Abstract

تستخدم الجسور المستمرة المسبقة الشد ذات العمق المتغير و المقطع الخرساني الصندوقي احادي الفتحة لتحقيق كلاً من الإقتصاد والجمال. لتحديد الحدّ الأدنى من مقدار الشد اللازم للجسور المعطاة , صممت الجسور المستمرة المسبقة الشد ذات العمق المتغير و المقطع الخرساني الصندوقي احادي الفتحة بكلفة أدنى وخاضعه لتقييدات معينة و ذلك باستخدام خطوات تحقيق مثلى. هذه الدراسة تاخذ في الاعتبار الجسور المستمرة المكونة من بحرين وثلاثة بحور ومعرضة لاحمال وفقاً للجمعية الأمريكية للطرق (AASHTO-96).HS-20 حيث تم استخدام نوعين من الكابلات ’ كاملة وقصيرة الطول للوصول الى افضل منظومة لها و الحد الأدنى من مقدار الشد اللازم. حيث تم حل المسألة اللاخطية بتحويلها الى مسألة خطية وذلك باستخدام متغير جديد وهو النسبة مابين الكابلات الطويلة والقصيرة. لقد تم تطوير برنامج (PCPCBGND) باستخدام لغة الفورتران وذلك لتحليل وايجاد التصميم الامثل باستخدام تقينية البحث المتدرج gradient search technique)) . حيث شملت متغيرات التصميم النسبة مابين البحر الداخلي والبحر الخارجي في حالة الجسور ذات الثلاثة بحور, سماكة الكمرة على طول الجسر , وضع الكابلات الهندسي و مقدار الشد اللازم . أخذت التكلفة الكلية للمواد الانشائية للجسر ممثلة بكلفة الخرسانة وكلفة الحديد المشدود فقط ولم تؤخذ كلفة الشدات . اما بالنسبة لتقييدات التصميم فقد شملت عدم تجاوز الحدود المسموح بها للاجهادات , قدرة التحمل للعزوم والقص و ومتطلبات التشغيل. العديد من الامثلة صممت طبقاً لمواصفات المعهدالامريكي (ACI-343R-95) لعرض امكانية البرنامج ولتوضيح اشياء مهمة. حيث وضحت الدراسة أن مقدار الشد المثالي يمكن تحقيقه فقط باستخدام نسبة مثالية مابين الكابلات الطويلة والقصيرة المشدودة. علاوة على ذلك وجد أن التصميم الأقتصادي للجسور ذات الثلاثة بحور يمكن التوصل اليه عندما تكون النسبة مابين البحر الداخلي والبحر الخارجي تترواح ما بين 1.3 و 1.4 .

English Abstract

Post-tensioned single-cell concrete box girders of variable depth are used in continuous bridges to achieve both economy and aesthetics. To determine the minimum prestressing for a given bridge deck profile, the minimum cost design of a continuous single box girder of non-uniform depth is achieved through a constrained optimization procedure. This study considers both two and three span continuous bridge girders subjected to American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO-96) HS Bridge loading. Both short and long tendons are used in order to obtain the optimum prestressing force. The nonlinear problem is solved by transforming it into a linear one by using a new design variable, which proportions long and short tendons. A computer code (PCPCBGND) is developed by using a standard FORTRAN for analysis and optimum structural design of bridge girders where a gradient search technique is used to solve iteratively the optimization problem. The design variables include: interior to exterior span ratio for three-span, the depth profile of the cross-section, tendon eccentricities, and prestressing force. The total cost of the member considered is the cost of structural materials (concrete and prestressing steel), excluding the formwork. The design constraints are the prescribed limits of working stresses, the strength, and serviceability requirements. Several examples are solved by using the design required by the American Institute (ACI-343R-95) to demonstrate applications and some important findings. The study shows that optimum prestressing is attained only at an optimum proportion of long and short tension. Furthermore, for an economical design, the ratio of interior to exterior span for a three-span continuous girder should be from 1.30 to 1.40.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:20 June 2009
Date Type:Completion
Subjects:Civil Engineering > Structural Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Creators:Al-Osta, Mohammed
Email:nasr_20022001@hotmail.com
Committee Advisor:Azad, Abul Kalam
Committee Co-Advisor:Al-Gahtani, Husain
Committee Members:Sharif, Alfarabi and Al-Gahtani, Ahmad and Bader, Maher
ID Code:136080
Deposited By:MOHAMEED ALOSTA (g200503590)
Deposited On:20 Jun 2009 11:01
Last Modified:24 Nov 2014 10:43

Repository Staff Only: item control page