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翻译自一份ppt，+ V+ d" ~1 p/ x6 x- c. G
《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》
$ f* l; U8 `' L. O' R( c（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
" W% g; A1 G2 e, W& q: J
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 s6 J$ n" ?" v6 I i8 g' P
- ~/ k0 \$ ]! K d6 A/ m
作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL" O. S" ?" M7 ^. w5 ~% d7 O
4 h9 w+ ^% }& E# P6 Q2 s* 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
; u p; o* u' [- O' H; P, R
跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
: M4 d7 v8 }- s3 T7 ?( |& p —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）
1 {% v' V/ l8 d _1 N) s
( z! G" @6 Y( t1 m' P4 B" |5 v
+ ^; S4 |& f+ G$ |2 a/ {
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
5 R V% v2 b N- e! F 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 O* s" o6 s* e$ {9 E) F; ~
: V8 | m9 c% X6 B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
& x8 m+ G, `: f-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
7 {, U4 `) {( F3 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）
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第一座桥：疲劳验算
+ _( ~8 R( \, r
• 假定
* D9 S/ M/ }3 j* ~ 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
% |# s6 q0 l% s$ t
9 Y- \: F* t5 z6 \8 y; 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
2 `3 d6 B" o% ~! _' x" `-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
: A# |2 u f$ r
: N& V& `0 f8 G
$ Z2 z3 X6 X, @! l
4 c2 J) t7 N) C8 p% 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
0 n A* H% T; I$ \: t. n •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
# v5 z3 o4 [3 b( u" u: x3 x
第一座桥：重量对比
0 H8 g: w5 B8 q7 P0 O! B
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)
, ^' u/ s+ |4 O8 y# b, b/ s# D. y4 u( n
- B( T6 E# C, A! m1 L2 K
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- p w, A4 F; `/ I2 k+ @0 p$ A" D) u
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3 G8 B* Z" C, s0 v/ ]* O
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8 o( B4 I; o; K3 ^
, @ u6 v ]% |) g* g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
/ J t& K& O" C: X9 p: g5 }
钢主梁板件布置
7 o, N: u: W" j m+ G 按照欧洲规范完成验证
" R$ Z6 I: h& D- v4 I
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-
6 R9 u/ X; M* J7 h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
: J1 W, |5 ]9 a# S! d3 K8 @5 R
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
7 T9 X" f0 D: p) _
•折减系数χop=0.731 (曲线d)
$ G/ _! e9 r/ m: ^4 t7 o
· 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
, c _2 l6 {- h$ c, L2 t1 ^& o `# S
临界稳定系数
6 U& A1 n2 {* A2 R. F) N1 P 第二座桥：重量对比
( e9 V4 [$ F( F8 M J2 E
& M* H9 x) H+ Y# ?) j8 }对比桥梁 :
' r: n; Q0 c+ L I2 X" u. X5 G+ @– 相同跨径$ I- y$ s+ i9 e6 S/ L, ?) l; h
– 全断面S4603 ^; d2 Y6 s( k1 C) b3 |$ L
* ^( |' K3 j2 c" h4 T A6 a
" R" G6 t- B2 _6 g | 8 Z @. g2 A( t- v
| 改进型桥梁2
, h; r' Q/ F9 \6 Q+ r# |/ q+ o9 C | 对比桥梁
# R' h; @% d1 z" G% b9 w6 s0 S | 重量减轻
8 t6 a1 G5 V! h" J6 ?3 c* c; R |
混凝土桥面板
1 w Y& q8 S ~2 @+ n' i* k | 混凝土+钢束: n- N: H! O8 T; p; l
| 3850吨
3 q* y+ z9 u8 C | 4280吨
8 b2 j3 ?' ~8 K) f5 P6 V | 10%
9 F* n; u$ R( P& z, M# T |
结构钢材
( u4 y* q7 F9 y2 l | I型梁钢材 K/ } E# S4 r1 i$ d: ]: I
| 990吨
* {7 o' s: z+ u& L0 i3 g% d; G7 p | 1390吨
) H% g0 h4 C- E | 42%
3 _. P, _5 N1 x+ a8 Y/ X, Z& ~ |
6 Z! J0 c1 N J' L! F( Y
| 横撑* P( p; d, v3 w4 w
| 192吨
$ D1 Z6 i$ _. K5 J8 |4 [- b4 d- h | 652吨* S' |! {' ^& r
| 42%- J9 G. w2 V: t6 m& L
|
非结构性设备
, E1 @; i0 P: W; g | 非结构性设备- y! n/ G B Z- S& t( S6 T
| 1270吨
& t q( @& S0 w% s | 2130吨. m# v$ S5 |* {; M. b3 o
| 40%1 `$ k8 L8 }, \ Y' t) m
|
板+结构钢+非结构性设备; R( H. O5 |- [* S* S. f$ n- T9 }
| 桥梁总重5 I: G$ Q( l" f9 f* t3 Q, A8 @
| 6290吨
8 ^" r- ?8 l' U; P5 J( B6 i | 8450吨
2 F4 ^. W+ l- [3 z | 26%4 e$ L2 c& e% c7 Z3 w, Y8 \" @. b' f
|
# s; V) b& a' c" w6 o# t. i
- 结论
- · 钢材
! L6 i. z& i% \4 R. J3 Z
+ P& E, x- n8 e1 f8 e% ]& G重量减轻：大约40%
+ m4 g2 s8 E, E, G% v-成本降低：大约25%
0 v' S/ X3 j3 y, _4 G" ~- · 混凝土
; F8 H9 C8 o X U u$ f
· 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
( i4 E4 i4 q' w/ w" l) w6 p9 v: b 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
