The earth pressure behind full-height frame integral abutments supporting granular fill

摘要

Compared with conventional bridges, integral bridges have no bearings or joints between the deck and abutments and thus can significantly reduce maintenance requirements and costs over the bridge's lifetime. However, there is uncertainty about the ultimate magnitude of the lateral earth pressure behind such abutments, as they are forced to move with the deck length change caused, for example, by daily and annual variations in the effective bridge temperature. This research investigated the earth pressure that would be expected to occur behind full-height frame integral abutments backfilled by granular materials. Radial strain-controlled cyclic stress path testing has been conducted on coarse sand specimens and a glass ballotini specimen. The results suggest that for integral abutments retaining uniform coarse sand, the lateral earth pressure will experience systematic increases for almost all cyclic strain levels, eventually reaching states of stress close to both active and passive. The mechanism of the buildup of lateral stress is explored, and it appears to be associated with nonspherical granular particle shape. The implications for frame integral abutment design are discussed.Key words: integral abutments, granular, particle shape, earth pressure, stiffness.Contrairement aux ponts conventionnels, les ponts intégraux n'ont pas d'appuis ou de joints entre le tablier et les culées, et ainsi ils peuvent réduire de façon significative les exigences d'entretien et les coûts durant la vie du pont. Cependant, il y a une incertitude quant à la grandeur ultime de la pression latérale des terres à l'arrière de telles culées, parce qu'elles sont forcées de se mouvoir avec le changement de longueur du tablier causé, par exemple, par les variations annuelles de la température effective du pont. Cette recherche étudie la pression des terres qui peuvent se développer à l'arrière sur la pleine hauteur du cadre des butées intégrales remblayées par des matériaux pulvérulents. Nous avons réalisé des essais le long de cheminements de contraintes cycliques à déformation radiale contrôlée sur des spécimens de sable grossier, et sur un spécimen de fines billes de verre. Les résultats suggèrent que pour des butées intégrales retenant un sable grossier uniforme, la pression latérale des terres va subir des accroissements systémiques pour presque tous les niveaux de déformation cyclique, atteignant éventuellement des états de contraintes près des contraintes tant de butée que de poussée. On a exploré le mécanisme du développement des contrainte latérale, et il semble être associé avec la forme des particules non sphériques. On discute des implications pour la conception du cadre de butée intégrale.Mots-clés : butées intégrales, granulaire, forme de particules, pression des terres, rigidité.[Traduit par la Rédaction]