本帖最后由 cjcc 于 2014-10-23 12:32 编辑 6 [# L* c; j. K. {
8 r- \8 T8 l* `; `翻译自一份ppt，
I' J0 W V/ p8 Q6 [《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》# Q% c* O& }& e- S5 a: ]
（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
6 F9 X" y2 m+ W4 L
高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计
+ @3 n7 Q+ w, X9 e0 j3 ^2 K
; ~8 m4 G( E$ M2 f作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL9 v4 `+ ]% T& O6 F; w) _
& h& Q) a4 a! u+ N1 Q: Z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
; R* [( ^" {5 ?) I
跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
4 G! A* g+ B, w4 _ —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）
# F2 l1 x, a) Q0 `
7 X! M, d1 g4 D2 o) b
+ U4 R5 a1 a& m+ c0 p
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
* r) U! ?" D9 |8 c$ Z 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）
( D/ `6 p* U6 z4 O) R1 a
1 i: d% `4 }2 @8 Y! _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
I* J. R, g. j2 u* c0 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
& N/ P* J6 y2 \2 d. Y- c
· 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）
2 B/ F: I# J1 L; ~( T% N1 R 第一座桥：疲劳验算
+ m& W$ q/ `. H0 Y
• 假定
5 M0 Y7 ]; B; e* X
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
3 ?$ L. q3 d7 f
9 j4 F: m- g+ l% \ · 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
1 A2 j2 K8 y$ u: Z p, e' T4 Z% O6 S
-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
+ i$ _ w5 X" }/ z
0 o( i q& i/ C; K$ X! w C
0 I$ X$ T# E" {) l; X
6 r, M" H; n2 _9 l: z6 @· 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
' z$ J1 D9 c8 B6 Z6 Z2 z2 U
•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
' I& K! e/ h, d1 J% E 第一座桥：重量对比
% D- s6 U; X; i7 c, g, f9 t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)
$ S0 N6 g! o% v
; `6 x0 x6 B6 e/ ~( z) z 0 {5 e; v2 H+ D6 W' K i! a
|
5 m9 s7 H' S+ b: E. t1 @# A( R$ s
| | | |
| | | | |
| | | | |
/ p G" B6 Q |2 ~
| | | | |
| | | | |
| | | | |
. c: k$ C5 C" G& v
6 U1 N" q5 t" W. q6 ~+ |( @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
3 O- s5 [/ w* {- I6 G7 J 钢主梁板件布置
2 H3 i+ S0 j$ k' b: q. S
按照欧洲规范完成验证
" q' @( F% t: f9 k+ ]. P9 L1）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-
2 k, R& T9 x$ y2 O% Q3 \' 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
3 u# @6 F, F" e5 e# n- u* R( Q: o3 Q! l
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
! a) O8 N7 W" I' C, n•折减系数χop=0.731 (曲线d)
/ { s' n. G2 ~( K$ ^· 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
, D5 G& _" z. {9 W2 b: p( N1 [7 m
临界稳定系数
7 J, d$ N8 `+ M( y. `) H. f
第二座桥：重量对比
5 X! m5 }. ]- }+ W4 c + i( e1 c* s! a( C6 ~0 s! M7 K" s
对比桥梁 :
1 M" q; o" v4 }' V– 相同跨径
1 D7 X0 F5 r1 @9 ~+ Z# A– 全断面S4607 y, M, @( g" \9 d& P' N3 _
g# C1 R" O d% c" d; A4 m
1 w: \6 w4 D z$ |* M' k |
& Y7 Q9 M9 H# c1 m: ~- y. c8 W | 改进型桥梁25 A6 ?0 K5 ~, w+ g
| 对比桥梁
) L+ r& v/ {" ^; | | 重量减轻. I! ^6 I1 S/ V' b
|
混凝土桥面板4 L& ^5 @ }5 S v7 m
| 混凝土+钢束
: `4 [# ~0 }- z f | 3850吨8 z+ v" `% B/ u- T, \
| 4280吨" n U' N. v5 D0 s/ f7 e
| 10%
3 o5 |. r# I& C. r1 W. i, t7 U |
结构钢材
* y9 b+ H& V& N+ c6 D5 i) D | I型梁钢材
j1 n, u9 x7 I# k% J | 990吨' ~4 e5 c# g& e' z4 p
| 1390吨$ \" h8 Y' G) C" Y4 C* ]# ~/ r
| 42%. p. I2 @# |0 |& V% L% x8 ?5 O
|
6 u0 d+ l/ d- d$ y l' l6 n
| 横撑
6 `" V; o& B* g5 D2 F( [" ~- l) \ | 192吨, q/ {+ V$ H0 v- F, L% l- n' M
| 652吨
7 w% p% o- R1 H9 q | 42%
+ w# {4 |$ |% H [6 x |
非结构性设备$ _; n- t( C* P2 U. X" O
| 非结构性设备
& O. W& Z9 s/ T | 1270吨
$ e) d; @' U3 F1 s5 q. o8 M$ i6 I/ v | 2130吨
: l& I S$ \8 ` | 40%# V6 I& q9 B6 u2 i2 T: m
|
板+结构钢+非结构性设备8 @+ [& ?! f8 g9 T/ ~
| 桥梁总重5 H, }& ^, X R
| 6290吨- F; H6 I. ]- M, }9 @! X
| 8450吨; U }, W/ B8 b4 e# G: o
| 26%0 T/ u+ a9 L1 O5 u8 y( e
|
+ \; H3 Q) s7 C* z' M, o5 x& N
- 结论
- · 钢材4 w9 Z* p, ?2 T" u2 ^/ P
+ O' e0 Q. U5 b/ X# O
重量减轻：大约40%- n; A" u+ a9 a# ]& s5 T, \
-成本降低：大约25%
4 H. U# l5 E) \ @* N-桥面板比通常采用形式减轻：12%
n* X$ a! w: V$ L) e" D) V-预制->可靠度更高* g+ g6 W, N7 X- m- i' V0 @
-UHPFRC非常贵4 p7 H0 Y' Z6 G7 W' j+ Y! i6 q
· 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
/ ]) v3 r/ S/ V( P; y 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
