Load Testing of Concrete Bridges  North Carolina’s Experience

Presented by: Tom Drda, P.E.

FHWA Senior Bridge Safety Engineer

Load Testing of Concrete Bridges in NC

Presentation Overview• NC Bridge Background Information

• Why Load Test?

• Results of Load Testing

• Conclusions

Load Testing of Concrete Bridges in NC

NC Bridge Background

18,100 Bridges total –

780 Local Bridges

4,320 Bridges load restricted

Rate each bridge after biennial inspection

Staff of 12 Load Rating Engineers

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Why?

• NC General Statue 20‐118 resulted in an  increase in legal load

• GS 20‐118 Passed July 2008, implemented  September 1, 2008 

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Impacts

• Increase in force effects 5 to 60%

• Resulted in over 2,900 Load Posting  Notification

• Resulted in 400 bridges on primary routes  being posted.

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Plan of Action

• Prioritize bridges likely to see new vehicles

• Identify bridges which require posting

• Perform refined analysis

• Diagnostic Load Test

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Goal of Load Testing

• Verify and document reserve capacity in  concrete bridges

• Verify refined load rating results  (distribution)

• Avoid load restricting bridges on Primary  Routes

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Example Bridge

4 span simply supported reinf. concrete T‐ Beam

Built in 1931

H‐15 Design Load

Span Lengths 46’, 47.5’, 47.5’, 46’

90 degree skew

Good

condition  

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Traditional Load Rating Results 

Inventory

SV 20 Tons (42 legal)  

TTST 22 Tons (42  legal)

Operating

SV 33 Tons (42 legal) TTST 37 Tons (42 legal)

Interior beam controls

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Finite Element Load Rating Results 

Inventory

SV 27 Tons (42 legal)  

TTST 29 Tons (42  legal)

Operating

SV 45 Tons (42 legal) TTST 49 Tons (42 legal)

Exterior beam controls

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Load Testing of Concrete Bridges in NC

Adjusted Finite Element Load Rating Results

Inventory

SV 41 Tons (42 legal)  

TTST 45 Tons (42  legal)

Operating

SV 68 Tons (42 legal) TTST 76 Tons (42 legal)

Exterior beam controls

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Summary of Findings

• Exterior beam was controlling member                    70% over traditional load rating

• Stresses were much lower than predicted by  traditional load rating and FEM

• Cracked sections see higher stresses

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Conclusions/ResultsLoad Testing verified the results of refined load ratings ‐

Distribution

2D modeling ineffective for refined load ratings on skew

Load tested eliminated posting requirement for bridges  tested

Process reduced the number of Primary Route load  restricted bridges from 400 to 140

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Acknowledgements:

North Carolina Department of Transportation – Bridge Management Unit

URS Corporation

Satrajit

Das, PhD, PE

Questions?