本帖最后由 cjcc 于 2014-10-23 12:32 编辑 ) V6 ?- Z* T7 |6 R( r' d/ w
( f g6 }; k1 X& ^6 H翻译自一份ppt，0 s4 P# |/ v( \( O% U# e1 {2 H
《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》
1 B- t: f; w8 E8 W（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
@ C- R5 o" _# |7 F" f高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计) {- B) V* m2 Q, D' p. T9 C
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作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL# ]9 d9 I }: C, c) y: L' V
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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 G5 o X4 v, t( K9 ~: a0 ~跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
5 h7 K$ l2 h$ g- z! b: ~ —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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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
3 W5 Z* d; S7 | 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）
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6 l1 W0 F, m! V, r/ g: d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
) e: W: O4 Q e( _1 B-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
. _3 x0 z8 [& }8 {, w8 J& ^ · 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）
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第一座桥：疲劳验算
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• 假定
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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
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0 o5 Z; a$ {3 E3 N( ~, W
· 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
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-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
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- j' p) i+ @) ` R0 ^$ C6 O) r* T8 s' Y0 i
, ]9 U4 R+ Q+ }& Q1 P' U9 f1 p· 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
/ n8 o3 v6 Y( b1 r4 d k5 a( 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
+ D) z' E# O; _& \) m 第一座桥：重量对比
- W) t& T) T* ?; H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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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
% k3 A! d4 }1 `* K' p 钢主梁板件布置
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按照欧洲规范完成验证
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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-
) l5 Z8 M, c- _' }1 m3 Q6 L' P! d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
/ S; I6 N5 A, J5 D5 \6 k0 J
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
( M0 S4 o7 g1 {3 ^•折减系数χop=0.731 (曲线d)
7 ^% b5 [4 b8 r, ?· 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
% L; D3 d2 K. H. n' Y1 L1 ? K( }# ^4 R- f, [. g8 L
临界稳定系数
! W. b: \4 [8 J& S2 h( p 第二座桥：重量对比
0 c) z9 m) f: G( K9 L% J
% F" P! U6 R- q8 z/ ?
对比桥梁 :9 h8 e: O, s, S2 t% U# j4 a: y
– 相同跨径4 F; I4 r+ ]/ o i O
– 全断面S460& B6 Y, M, `/ f9 T7 x. ?
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( t7 z+ B. W3 U
| 1 u1 M n5 Q" l ^7 b
| 改进型桥梁2
o- r& S* P( q2 M) e | 对比桥梁+ w% l. k5 w/ g+ A( X" t
| 重量减轻% w1 |: ~0 D! U
|
混凝土桥面板: X) N( w% R# G# j
| 混凝土+钢束& i w* W7 H! P/ a) I, M
| 3850吨# v& Y; ^! ^4 Q! P* A- J; b ?
| 4280吨
, n" U- Q2 q' M4 |. ] o1 R | 10%: J$ G* Y& X- H, q! j3 b5 I( q
|
结构钢材
+ c: h0 m8 A$ Y# w; ~0 b* e } | I型梁钢材0 n2 W& I' D. ?" n0 T
| 990吨
" W w! } d t) p5 H; u | 1390吨9 t9 ~! f- F5 e, b
| 42%7 u3 ]' O4 ?! u: X+ ]1 {
|
% L, N2 Q, m! Y/ j | 横撑! s2 l0 V9 A" J
| 192吨
' W- n. C, c6 n. j7 ?1 t# C0 z1 V( k8 `# d | 652吨
% ]0 e& x: R! r# e! o' Y/ P | 42%
0 ~- D9 Y% X, \3 V' ]7 O% s( a4 l! W) x |
非结构性设备
! I% o+ p, T( e- X: a8 X6 [ | 非结构性设备: _% R8 b( E$ {# _+ R
| 1270吨" X0 ~; D8 M- e3 ~" l9 t- J5 p: S; ^
| 2130吨5 i/ _2 N; w6 a8 s* L) p2 h
| 40%7 e b7 H p: ~% K8 G/ t
|
板+结构钢+非结构性设备
' F+ B1 E8 K! f/ [: l+ R P7 v | 桥梁总重 A4 J1 W0 k, _3 o! r
| 6290吨: K4 a4 P0 o5 F3 @
| 8450吨) f: v2 t+ S; l' U% C* Y6 Q' E
| 26%$ I3 b& S" ]: k2 K+ |2 g
|
, K( g& [" K) S6 Q7 r) P( w. `! Y$ B' y, @( K
重量减轻：大约40%0 c1 _ _) d3 _% U) j; Y) K
-成本降低：大约25%
+ ^; I. M* K& Y y- · 混凝土
! O9 |" N! S( u* v; \* f/ E# ~* z
· 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
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提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
