EFFECT OF CORROSION ON THE SOIL STRUCTURE INTERACTION OF CSP CULVERTS

Alex Campbell, Hany El Naggar

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Transportation and Linear Infrastructure II / Transports et infrastructures linéaires II

ABSTRACT: Adequate long-term performance of buried culvert structures depends in part on the durability of the steel in service. In some cases, culverts may experience degradation when exposed to chloride-contaminated groundwater. This paper presents a three-dimensional finite element model to examine the influence of corrosion on the stability of circular corrugated steel culverts. The geometrical and material details of the backfill, as well as the construction process, culvert geometry, and earth and vehicle loads were considered in the model. A new approach to account for the effects of backfill compaction is introduced. The culvert behaviour was simulated using a non-linear finite element model (FEM) that accounts for soil-structure interaction and the non-linear stress-strain response of the culvert. The non-linear FEM was used to calculate structural forces in culverts with corroded inverts and that are subjected to standard truck loads.

RÉSUMÉ: La performance adéquate à long terme des ponceaux enterrés dépend en partie de la durabilitée de l™acier en service. Dans certains cas, les ponceaux peuvent se dégrader en raison de l™eau souterraine contaminée par le chlorure. Cet article présente une modèle d™éléments finis en trois dimensions pour examiner l™influence de la corrosion sur la stabilité des ponceaux circulaires en acier ondulé. Les détails géométriques et des materiaux de remblai, ainsi que le processus de construction, la géométrie du ponceau, et les charges de terre et de véhicules, ont été considérés dans le modèle. Une nouvelle approche pour incorporer les effets du compactage du sol est introduit. Le comportement du ponceau a été simulé à l™aide d™un modèle d™éléments finis (MEF) non-linéaire qui représente l™interaction sol-structure et la réponse contrainte-déformation non-linéaire du ponceau. Le MEF a été utilisé pour calculer les forces dans les ponceaux avec des invertis corrodés et qui sont soumis à des charges de camion standard.

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