Short-term deformations in clay under a formwork during the construction of a bridge : A design study

• Main Author: Berglin, Alexander
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Jord- och bergmekanik 2017
• Subjects: Plaxis; Short-term deformations; Elasticity modulus; Correlations; Small-strain stiffness; Korttidssättningar; Elasticitetsmodulen; Korrelationer; Geotechnical Engineering; Geoteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-212060

During the casting of a concrete bridge deck, the temporary formwork is causing the underlying ground to deform if a shallow foundation solution is used. There are often demands on the maximum deformation of the superstructure when designing the foundation for the formwork.  To keep the deformations within the desired limits, several ground improvement methods like deep mixing columns or deep foundation methods like piling can be used. Permanent ground improvement methods are however expensive, and far from always needed. To reduce the need for unnecessary ground improvements, it is crucial to calculate the predicted deformations accurately during the design phase. The purpose of this thesis was to investigate how short-term deformations in clay under a formwork during bridge construction should be calculated more generally in future projects. Three different calculation models have here been used to calculate the ground deformations caused by the temporary formwork. A simple analytical calculation and two numerical calculations based on the Mohr Coulomb and Hardening Soil-Small constitutive models. The three calculation models were chosen based on their complexity. The analytical calculation model was the most idealised and the Hardening Soil-Small to be the most complex and most realistic model. Results show that the numerical calculation model Mohr Coulomb and the analytical calculation model gives the best results compared to the measured deformation. One of the most probable reasons for the result is that both of the models require a few input parameters that can easily be determined by well-known methods, such as triaxial-, routine- and CRS-tests. The more advanced Hardening soil small model requires many parameters to fully describe the behaviour of soil. Many of the parameters are hard to determine or seldom measured. Due to the larger uncertainties in the parameter selection compared with the other two models, the calculated deformation also contains larger uncertainties.  === Vid gjutning av betongbrodäck kommer den underliggande marken att deformeras av den temporära formställningen, som tar upp lasterna medan betongen härdar. Det finns oftast krav på hur stora markdeformationerna maximalt får vara. För att hålla deformationerna inom gränserna kan diverse markförstärkningsmetoder, så som kalkcementpelare eller pålar, användas. Permanenta markförstärkningar är oftast väldigt dyra och inte alltid nödvändiga. Ett alternativ till att använda dyra markförstärkningar skulle kunna vara att beräkna den förutspådda deformationen med stor exakthet i projekteringsstadiet. Syftet med det här arbetet var att undersöka hur korttidsstätningar i lera vid en bronybyggnation ska beräknas mer generellt i framtida projekt.  I detta arbete har tre beräkningsmodeller använts för att beräkna markdeformationerna från den temporära formställningen. En enklare analytisk modell samt två numeriska beräkningsmodeller som baseras på Mohr Coulomb och Hardening Soil Small teorierna. De tre beräkningsmodellerna valdes utifrån deras komplexitet. Den analytiska beräkningen ansågs vara den mest förenklade modellen medan Hardening Soil-Small var den mest komplexa och realistiska modellen.   Resultatet visar att trots sin enkelhet så ger den numeriska beräkningsmodellen Mohr Coulomb och den analytiska beräkningen bäst resultat jämfört med de uppmätta deformationerna. En möjlig anledning till det goda resultatet är att modellerna endast kräver ett fåtal ingångsparametrar som kan bestämmas med hjälp av välkända fält- och laboratoriemetoder så som triaxialförsök, rutinlaboratorieförsök och CRS-försök. Den mer komplexa modellen Hardening Soil Small kräver flera ingångsparametrar för att kunna modellera jordens beteende. Många av parametrarna är svåra att bestämma då mätdata oftast saknas. Osäkerheterna i valet av ingångsparametrar för den mer komplexa hardening soil small modellen är större än de två andra studerade modellerna, vilekt även ger upphov till större osäkerheter i dem beräknade deformationerna.