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翻译自一份ppt，
; F& P2 D# O/ z' `《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》/ S5 r$ |6 Y) B; W- ~
（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
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高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计
4 @. l8 P7 L: T
8 R, J* B5 i' A) Q- m1 _5 D( D作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL; U/ N% k1 A! O7 B
* Z( n6 Z/ J! V" K& I3 N% s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
1 \: _) L# K, Y! T; ]. V( F跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
. j0 a% ^, z. \# m g1 o: U
—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）
- u N# _: q/ {3 Z' Y$ \; d
: b1 a# B8 P8 v. I0 O6 u" Q
& j) E- Q0 M" a8 l/ g+ I' R H7 o/ n
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
& N% H1 u) c& c* E* l' ]# }, Q$ T
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）
^* p1 ], D; V, ^
; j! C% M) F/ {4 J
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
& d# w8 @, s1 ?' {3 u
-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
" ^( [) O2 y/ E$ s9 i X
· 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）
; i( i& K, R) x) b# m- \) _ u 第一座桥：疲劳验算
) P0 b7 j8 q# ]% D+ n
• 假定
* S* j8 [: v& E5 V5 G$ v V
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
0 n! i6 G- N+ X/ E8 E
) u3 ~$ b M. l% [$ h4 }; O& V
· 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
/ f" U3 P, v3 |9 _1 x$ P
-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
# A9 T6 O* [( r0 T: H* E
% h1 \6 X5 D" O6 O4 J7 S
' `1 x) [$ y2 S" J
8 H0 W0 U& @ r5 k6 S ^· 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
% M- W' u1 ]8 f- V •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
( w x9 E. b7 {( ?# M: K' O2 h. s# ~ 第一座桥：重量对比
+ B4 P+ H" v1 I& S, t7 |& L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)
' w+ F7 P5 ~4 i" e: p L
% P" k. M# p/ ^
; l1 L: L6 {. m' @5 B4 l+ s4 H | % E# p- a B! E) d& j: X* T7 S
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! X' B0 m0 N. o3 d. M3 U2 F1 V
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; l3 X V. n0 h8 ^2 e9 c% |! i1 R
/ U; P* A- D$ ?) O
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
& j4 ?6 D6 M2 r. C
钢主梁板件布置
+ Y: n1 _5 {! p7 P 按照欧洲规范完成验证
; t K3 ], Q& N1 Y7 U1）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 @3 B# m5 n8 L( N$ Q j
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
; b1 F: V% n+ D •一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
) S0 k% b1 L; V% P/ g3 d) A" p
•折减系数χop=0.731 (曲线d)
; N' R3 t6 V4 K8 v( r W· 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
0 Y T- {# K- P/ ?& n, b
' c1 D6 k9 T; C临界稳定系数
+ ^# \ i6 g+ D: C9 D, i
第二座桥：重量对比
/ w/ Z) R' Q2 X% r: ]+ I3 y( K- o
& K2 Y- t1 k5 b" y4 k( N" G
对比桥梁 : G! ~2 \" b3 [$ V
– 相同跨径+ {6 j; X# _& I/ X$ J9 i: K3 {
– 全断面S460
" k. E2 ]3 H3 h8 N: _- x3 L
9 F" \4 ] G. w/ n/ N& a7 }
`. c# @0 v. Q4 o+ w |
* E+ h: T" _" e& w3 T; s. ]# ` | 改进型桥梁2
( r/ H$ f) o& I! z$ I | 对比桥梁+ X2 V! B+ g& s1 m* k
| 重量减轻* b# |3 Z3 I% T: y+ p' }+ P
|
混凝土桥面板
; k# b7 _0 L* z( a0 _ z3 q | 混凝土+钢束' a' R( `; G* X/ f. k
| 3850吨: e" F: n4 h2 F
| 4280吨
+ I) b1 w; ?. e- w | 10%
( j! q7 P; S3 w8 U |
结构钢材9 w" ]0 N' |5 E& v; C+ D7 e
| I型梁钢材
B& K- q3 h0 y/ t7 J; c, [9 G S | 990吨( _* Q% h( L3 P3 a1 H: E
| 1390吨
: L9 f5 T8 |% y6 { F | 42%
1 {& Y9 t2 Z: s5 B. Q" e |
" @9 w& T+ k8 D! w0 f/ k
| 横撑
; i6 J( p$ J& N( ]: y: @ b | 192吨
; E7 U7 l. s6 v; I | 652吨
8 H/ j, X9 c8 v+ h. ?. n: ~ | 42%1 ^3 @- w: L( G& M( x% C; W$ T
|
非结构性设备1 H1 L6 U& b; O
| 非结构性设备
9 k N8 _* M z$ }" l' u | 1270吨
. t9 B1 |8 Q8 }9 H) [ | 2130吨
3 n6 q9 J/ h3 g | 40%
5 S5 y ]' ?3 h6 m/ K0 y1 A |
板+结构钢+非结构性设备( l% {! d/ \. [' [4 Z
| 桥梁总重, N' ?3 h& O- x* R
| 6290吨
/ L3 A9 s- J$ [' x, z ^' H* `) N | 8450吨
% w R6 K# M" U% A0 c9 {' L5 ` | 26%3 [& f1 S: D# r0 @; H, E7 ~0 K/ v
|
! X, N0 M9 j% H
- 结论
- · 钢材* E2 d5 a7 a+ ~: Q2 y: P+ f
: R' U' y/ B. \8 X8 i. [/ I" \重量减轻：大约40%
_ G0 ~5 O9 P2 w3 Z4 ]* K/ z-成本降低：大约25%
$ f' F) `9 r/ F& v K$ N-桥面板比通常采用形式减轻：12%
; _9 k" v0 Y% ?# |* @1 d3 l-预制->可靠度更高
0 z3 O5 G4 Z5 h L$ k5 N; \-UHPFRC非常贵! E- F K9 a |/ `5 B
· 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
, k/ c6 u: ]: L, E- l1 ^" N* R
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
