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; g0 H" t6 B& G* K# S3 J翻译自一份ppt，- b% e& ?; i5 |3 Y( i! u3 N
《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》5 {' V, \& p+ y9 V0 C' {
（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
" e. _ g/ q) C/ d" O" R高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计
* q" m. c$ ~- u2 F7 c# b
) z$ B9 z5 p& @0 P; ]/ x作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL: H! k+ h. c( ~4 g9 x
6 i* N" C; s- p' a( P T' U内容
· 简介
· 横向截面及混凝土板
· 1st桥（64-88-64m）
· 2nd桥（95-130-95m）
· 结论
1、简介
1.1 研究背景
—S460钢材在15年前就已在法国桥梁中经常被使用
—S690在法国标准中已存在了30年，但仍未见在法国桥梁结构中使用；
—欧规1993-1-5中提到的混合桥梁在法国仍未被使用。
1.2 两座桥介绍
· 1st桥（64-88-64m）
与阿维尼翁附近的一座建于2007~2008年的法国桥梁有相同的跨径和横断面
· 2nd（95-130-95m）
与第一座桥有相同的断面
' C( \% c6 b. `/ d* w; f" u* _
跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
/ t% d1 @7 S8 x
—总宽度：21.5m
—横坡：双向2%
—主梁中心间距14.3m
—单侧悬臂长度3.6m
非结构设备：
—沥青混凝土：6cm
—无防水层
—防撞护栏及混凝土基座
—外侧框架（标准重度38kN/m）
0 z. z0 l. ~+ C" _7 {
8 y$ Q9 ]- E D) x/ `
9 y+ q: G. d$ H9 z8 B& {3 c! q V( X, C
混凝土板
受法国国家项目MIKT支持？启发？
—形状：厚度方向华夫格分割
—材料：极高性能纤维增强混凝土（UHPFRC）
—纵向及横向肋板（间距0.6m）
—肋板厚度：底部7cm，顶部10cm
—上部板：5cm厚
—预制节段连接
—横向预应力采用体内束
—板纵向预应力采用体外束
—预制节段长宽为21.5m×2.5m
" G" S5 O4 G# C$ s l2 F# w 混凝土板
板宽21.5m
-横坡- >板厚从40cm至61.5cm
-横向内部钢束采用T15S
· 每根肋的顶部有3束
· 底部有2束（除外翼缘部分）
0 C" }+ A! ^3 ]+ ~& V7 J" P
* A3 ]; s& H8 G) |2 a第一座桥（64m-88m-64m）
· 纵向体外预应力及支点降落法
-12束12T15S体外预应力钢束穿越横向肋
-两个中间支座降落0.8m
->收缩徐变过后板中存在8.3MPa压应力
· 主梁
3.5m高，翼缘1.2m宽
· 混合钢梁
& v. O9 _! L" d9 w) m
-跨中有较大拉应力，需要采用S460等级钢材
-支点附近为了提高横向扭转屈曲系数，也需要采用S460等级钢材
! Z( M d4 D/ M8 [# i6 n2 s5 \
· 施工步骤
1）架设钢梁
2）安装2.5m长21.5m宽的桥面板件
3）张拉纵向钢束
4）连接混凝土桥面板与钢梁结构
5）降落中支点
6）安装非结构性设备。
· 钢主梁板件布置
按照欧洲规范完成验证
1）承载能力极限及正常使用极限状态下钢结构部分应力；
2）UHPFRC板中的应力；
3）疲劳验算；
4）横向框架-侧向扭转屈曲（LTB）
# s6 O- e) y+ C2 u: l. V! F: Z- \ 第一座桥：疲劳验算
8 g: _+ e1 {% q/ b
• 假定
0 Y, I7 [$ }' K 标准疲劳车设置位置
-欧规1991-2中的疲劳荷载模型3
-交通分类n°2（卡车中等流量）->每根慢速车道上的重载车辆数量为0.5.106
•研究的疲劳构造细节
8 I5 A, Z; m, G* Q5 F
+ X! V/ F$ A2 d" _! z( o1 g) n8 ~ · 组合梁中和轴通常靠近上翼缘
->大正应力区域仅存于钢梁下翼缘中
->剪应力区域不大
· 疲劳不控制设计
（依照疲劳强度至少还有15%的富余度）
· 横撑框架-每个横撑框架都是由两侧的竖向T肋和钢梁半高处设置的横梁构成的
-横撑框架每8m设置一道，中支点附近4m处额外增加二道
5 R x+ i7 K, n: l# L0 K0 j7 f
-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
2 F2 J" j2 [" i! u" z
$ }; v5 X3 i: J, e/ I
, T! a" u3 l: y& [3 z
+ w: c8 n; I+ m$ E. e- l· 横向扭转屈曲验算
-通过FEA分析研究，确定下翼缘屈曲模态，以及相应的最小临界屈曲系数αcr，op
-FEA研究=下翼缘采用杆单元建模，并施加法向正应力对应于承载能力极限状态应力，
横撑框架采用离散的弹簧单元模拟。
•一阶临界屈曲系数为αcr,op =7.20
( u/ ^" `* u9 x4 T •折减系数χop =0.825 (曲线d)
•下翼缘最大正应力: 306MPa,下翼缘屈服强度: 410MPa (钢材等级 S460 ML, 考虑翼缘厚度为75mm)
-> 最小放大系数为αult,k =1.34
临界稳定系数
( H& h7 P5 d/ T9 v5 G5 m
第一座桥：重量对比
2 x) [7 v0 B/ ]. y5 q" N1 F0 k0 m对比桥梁 :
– 相同跨径
– 支点附近采用全断面S460，其余截面采用S355(非混合梁)
k4 m ~& P, Y% d
) y& d/ p; k Z* } - a0 R, U' A' ^0 r$ E7 U u
|
% c" B* W9 Q. y+ T! B. @) \+ ?
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1 s0 g" X: e. U! U
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( v' F# V% I: ^( k4 G6 Y w9 Z
+ S; H0 I0 ]% N* C& [2 T第二座桥 (95 m –130 m – 95 m)
· 纵向体外预应力及支点降落法
-30束12T15S体外预应力钢束穿越横向肋
-两个中间支座降落1.2m
->收缩徐变过后板中存在14.3MPa压应力
· 主梁
5m高，翼缘1.3m宽
· 混合钢梁
-跨中有较大拉应力，需要采用S690等级钢材
-支点附近为了提高横向扭转屈曲系数，也需要采用S690等级钢材
) X& U7 e% j/ v8 v% f; i7 q 钢主梁板件布置
, d& u# @7 I! a; b, [1 L8 `7 {
按照欧洲规范完成验证
9 \' s) T& D0 K
1）同第一座桥；
2）（由于欧洲规范1994-2中钢材强度的范围是到S460）因此组合截面的抗力被限制在弹性抗力范围内，也就是S690等级钢材适用的范围。
3）疲劳破坏的风险远小于第一座桥->不需验证
· 横撑框架-
4 @% R! C, q- f3 x3 P# p
同第一座桥，横撑框架每8m设置一道，每个中支点附近4m和12m处额外增加4道
5 v& i0 Z; Q+ j1 I( d+ j, c) I- I5 l
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
! H( W2 f: t/ N- G0 E2 A7 p•折减系数χop=0.731 (曲线d)
! y2 B- p, ~4 E4 f: e- p, x· 下翼缘最大正应力:451MPa,下翼缘屈服强度:690MPa-> 最小放大系数为αult,k = 1.53
: l1 w, p3 k- e/ f" Q
3 k( A& c& N9 m( M/ P! Z, c8 \
临界稳定系数
/ ~! w8 v! d8 p2 D4 W7 T# Z! G
第二座桥：重量对比
1 E0 c) G& j( M( h/ g! L8 { ) x3 P* q4 Y% S8 J2 y8 {0 g
对比桥梁 :
8 l+ g; C& O1 _5 p0 ~– 相同跨径1 g! d2 a4 {! F& ?( u
– 全断面S460
* X% I: e2 ]1 p/ e& ]) L % _3 F$ h/ a p. V" h# B* z7 J
/ ~. A- u6 U) o( ~$ A
|
J6 J6 Y" m1 \6 I& m, n0 O | 改进型桥梁2! v! h J2 G% r3 y9 ?) `
| 对比桥梁# X4 s* \9 }0 j: ]+ b- {) L, o
| 重量减轻
% C( r' b: G5 j4 }* `1 Q |
混凝土桥面板
}# w C% c3 i q( x | 混凝土+钢束
2 ~" i h) E: p) | | 3850吨' ^; J+ G6 o9 \
| 4280吨
2 E1 a* X" Q1 v5 h# ]) w. H | 10%
! D+ D1 J7 U$ |( K |
结构钢材
5 E6 E/ w6 g2 S4 ^ | I型梁钢材; X& X. L( l2 v4 c' @0 L6 T
| 990吨
' T g2 m- C7 s" X+ p3 ] | 1390吨
' j" q! Q9 I u | 42%7 x" X7 D$ r& ~) {& Q
|
% G8 ~) U! q, v; ?; b | 横撑( I% }1 ~2 H- o5 Q) M
| 192吨
& i- F* t- t8 T) \0 v | 652吨
C& i; u' u7 T; e/ v: N" ~2 w | 42%
& y- r9 a/ `, Y& U, G |
非结构性设备0 ]% ~' A! h$ Q& I
| 非结构性设备5 J {5 ~% @- h; H# {$ _- _. j
| 1270吨* N" H2 ^- r# s& {% k
| 2130吨6 e% L* S; e$ f5 W/ w- x
| 40%
" {' x9 v" K" a& B+ S |
板+结构钢+非结构性设备
0 N, f. Z1 l' g | 桥梁总重* S4 T2 N* N1 S% {8 ~4 S
| 6290吨- N8 P0 M* m0 [% h# b1 Y
| 8450吨
6 a3 j! x0 z6 O1 q; g0 H8 k0 k | 26%$ o, L' ^, S3 k- o/ [/ @
|
+ C6 c* I* m- q s; ?
- 结论
- · 钢材8 x* w- N0 x1 U1 g. D
6 m3 q7 ~7 ?: n8 h q
重量减轻：大约40%+ v9 V. P6 J3 F' _! m0 O, y
-成本降低：大约25%
. k" z8 J1 }2 Q; t+ ]/ O- · 混凝土; G3 K8 x7 |8 p& d" C( r9 w2 m
· 材料节省（主要是钢材）
· 上部结构更轻->桥墩截面及基础减小
· 运输材料更少
5 C$ j* X0 u) L- c, D' H 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
