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8 g" ?$ T5 L0 u: _& u翻译自一份ppt，
, A6 J. x, }& ? \; M) O9 h$ d- {《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》 | v; T9 t3 r3 m
（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
( V4 Q s5 C$ r3 G: T& O2 J1 j2 f4 @
高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计( {, W; N9 G8 f4 P7 {7 R
; L4 o" c- N( |- F0 S" M$ _作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL
7 T T9 ~( ]4 ~$ R) C" K7 J% x' L
+ U) o! W& z; a8 C. ~+ N" c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
5 v( y5 P( E3 q8 a* L8 L跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
_2 ^: {4 i# P4 q: P! s
—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）
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, h3 a. F& H7 _6 p, `% m! l
; ^, b# q( A4 k% d" O# p1 d
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
/ m" p" G* [1 i: l) H! ^ 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）
1 l) u! `( M) O5 W6 a) F7 y
, n6 M6 z. }+ g4 O& x% d& Y% h5 }! S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
( Q& e L& F7 N9 B, D& K8 z. p-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
) P0 W$ n+ ^# W& v" t
· 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）
0 I3 V; U# t2 r% Q
第一座桥：疲劳验算
9 Y5 I" z- r7 x( j* N1 u1 U+ K• 假定
- E/ t- V- y4 e+ d6 A# u( H+ I
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
: B7 i$ @; }/ u8 v9 t# |: D C3 K
2 p! p0 p3 g# I: `
· 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
) J/ D p; `6 Q
-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
' J" ^8 R- ]$ O/ z4 @ 4 s0 a1 Y: j( `! i2 Y! G- S
3 |! i/ t" w+ _: \( G! {0 x
# q0 F: u0 ]9 Q/ R9 N
· 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
. ]/ n* v2 Z! r2 W
•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
; m& B a+ Q7 y4 y, u
第一座桥：重量对比
- U- c2 H; i" y9 l; j7 [; I' @' G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)
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' s. [% y0 N1 }6 _" G! a
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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
. t8 L4 `$ S9 I" J. E$ m
钢主梁板件布置
8 U3 E2 b) X- x% z
按照欧洲规范完成验证
) l$ z2 C& ^" G& R, [* y3 E
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-
8 y3 Z+ V( }( t6 F3 u2 ?! j0 J, a
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
9 g7 o& C! H( a
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
8 G; c4 C! L$ v! O0 ?! O" _& I0 @•折减系数χop=0.731 (曲线d)
' t, @1 v, W4 | z: M5 L· 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
3 O9 C4 S% U) y- }
( T+ D/ g6 `7 x( U/ s" K临界稳定系数
: {% ?; Y) \& Q. g: P5 O+ M
第二座桥：重量对比
$ Z# D) _0 Z9 u5 z! {
2 O, F% Q0 h% k对比桥梁 :
0 g2 B8 ^+ L& C# D9 c– 相同跨径
9 g/ A' {' V" L/ k/ n% n5 g# I! N– 全断面S460- u* t2 j" n! o3 Z
! s: A; I4 p, r2 J; s! n! j + q1 y8 R7 U9 c
|
4 H" B$ S, L; s. N. A0 |9 Z | 改进型桥梁2# D2 T( }4 g, g! j r2 j
| 对比桥梁
, k2 S# Y' P0 e6 } | 重量减轻- B: d2 v1 L2 n
|
混凝土桥面板
* B- m1 ?, Q" E' k4 N& I7 O | 混凝土+钢束
# a4 [$ i! Z- d7 K& v3 U Y0 Y% q | 3850吨! z R/ c; b( R/ f' M" y
| 4280吨4 Z& P$ R+ q" o5 D$ y% K! R5 s
| 10%0 ?) {1 S( l! g- ?5 j4 i
|
结构钢材
6 Y1 k2 Y1 R' Q P6 W& f: X* E | I型梁钢材. Q( j9 {, q! O% o7 v% b* e
| 990吨9 _8 @. [) I5 u7 l
| 1390吨
) ]3 H, ?4 F+ z% A" L0 T | 42%
( u" n9 U( M& k7 d, F; V* j |
- j7 w" k* I i7 q; \$ [; E/ F) ?# m
| 横撑
t9 T3 E y) P9 x | 192吨
3 w2 m8 P5 O/ G, M6 G | 652吨
* p d* h! G; c+ P: B' v+ V | 42%
! Q& h L% m# N g5 H1 \4 ~ |
非结构性设备' |, U5 _8 d2 Z2 F
| 非结构性设备
( O2 p& Z$ t( q* r- i) f- |) B3 y | 1270吨. _+ }: g1 |. e- `: }' F3 m' _
| 2130吨3 {! x- o, E) B+ W# w# _# U o" m
| 40%
+ a; h) y5 D4 d |
板+结构钢+非结构性设备
5 s, A" g2 ^6 o3 S9 E. c | 桥梁总重/ C# ~' O! j. V& T
| 6290吨
5 E3 C4 t: @+ _4 U" j" h: ]0 ] | 8450吨
c, `& t; O3 r' v | 26%6 ?) P. w. O1 I
|
6 a0 I/ H( o) l. A4 E6 P# Z, C- 结论
- · 钢材
7 X( @5 D' m( H6 F+ X! E- X8 J( p
" ]8 j* |5 w$ n9 j( E7 J7 S; j- N
重量减轻：大约40%3 C$ J! O3 [* }" x5 L
-成本降低：大约25%7 _ a& Z Q. k. ~4 h
-桥面板比通常采用形式减轻：12%/ t+ K% K* l3 V. [5 L$ g
-预制->可靠度更高
7 _' u; z, e3 A) S8 _ ~: I4 o-UHPFRC非常贵3 o/ m$ m, I. G
· 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
& x6 _1 l! f; D3 O7 f' O 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
