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翻译自一份ppt，- Z9 ^- R+ \8 U m& ~) [
《Design of composite bridges with high strength steels and ultra-high performance fiber reinforced concrete》
: x8 L/ F4 Z& k6 Q（Setra—— Eurosteel 2008 – Graz – September 3-5, 2008）
7 H6 d% R. I6 i& j$ U高强钢材与极高性能纤维增强混凝土组合结构桥梁设计7 j* g1 a9 f; X/ v
5 L- E3 n) c3 G0 x
作者：AudePETEL Ludovic PICARD Florent IMBERTY Joël RAOUL
) y+ d! K& \. \7 G
- E: [" {; N' [' z% J) @, _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
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跨径接近法国最大的双主梁桥梁（(Trielsur Seine,Jassans, Centron)
- B: e7 F) g* E; F —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）
# @( E5 F5 B% p* l- _# t1 O& Q
! \; \' g. Q+ A4 \: a
2 H- r2 U' V6 O; F0 j
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
# o! E6 J& U- b% c* X 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）
0 d5 E& n0 y4 [1 N0 h) o
4 ?0 |8 T: D- b. Y" 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
, R" @. e9 z. b( z$ n/ _4 w, M
-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
& I& d9 C* g/ n! e& B2 G! w · 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）
( d6 l2 c! T2 f3 x- q4 u" G J1 U h 第一座桥：疲劳验算
" \- S& K: L8 J; o d
• 假定
; Y9 G) k; Q9 f& I1 F" v: [$ m
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 w; N0 x2 h2 O8 v
4 V) \: C* E/ d3 N
· 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
: X0 s, v$ C# R! V, E5 e, }6 _-竖向框架柱按照扭转屈曲设计
; r; [( m6 d- e* ]: k! m$ I
6 k; W0 ^9 O% e0 [
4 j1 E1 _2 S7 a6 z1 t1 J" ~
7 P& [) J* x, O/ 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
$ G. ]6 x" C' s- q5 @# x •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
$ ^- f/ H2 T5 M& f, x. n7 V
第一座桥：重量对比
% Q8 V5 @5 H3 ]7 K/ P! x1 A
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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3 p1 J# T, D2 J 0 H+ x' G+ V$ M6 q# _; G
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( a, q' l* ?* t6 w+ I9 j
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$ M- `4 Y. |+ e4 f7 s6 S0 Z+ T& o
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( q8 k( S" Q& U+ o4 ~( Q
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
8 P2 S; f$ ~; L: Z; `% U 钢主梁板件布置
1 J% z' I b# G- f
按照欧洲规范完成验证
: z! V% ?- k r
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-
' ^% V, ^ E& H! g! A0 |3 C+ `$ 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
$ y' l+ ^: y! i; C' d" H: S' T
•一阶临界屈曲系数为αcr,op=4.72
: p; p- d1 M0 W. J0 L& |•折减系数χop=0.731 (曲线d)
: }8 T9 g* T; J# w3 y# x7 E· 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
2 u9 l7 N% R7 T3 L4 R5 J
. c& M+ A0 M: E4 C
临界稳定系数
; Q. B$ R1 j* u 第二座桥：重量对比
' ~+ R, A/ K) x; l! H: U
; A) z5 k! @3 T) h! X
对比桥梁 :3 U$ j. U1 C+ K1 D' ^( v0 ^
– 相同跨径
3 P2 u( {1 B- K– 全断面S460% m6 R2 P$ v" v, \. p4 I+ g3 R0 }
1 ? h3 W1 x/ D3 k8 f0 K I7 J: r9 h. g1 ~) W6 ]
|
1 Q) K2 R4 {7 E0 Q! C; J2 |+ Q | 改进型桥梁2
) o, i8 b a# x3 } | 对比桥梁
( {; P0 r W8 A; Y1 j; U i | 重量减轻- s4 k( q$ B- F+ g+ }' @ o. X
|
混凝土桥面板
% X' L& R9 ?7 ?" F | 混凝土+钢束
- J/ E$ b5 V1 _8 b" ?/ E | 3850吨
8 o/ h3 [. T& O9 m. B! c1 k | 4280吨
5 T. n0 C& h1 j5 u | 10%
' l2 }5 P) G; H |
结构钢材
- ^& p" `& m! |) K% T* e0 \ | I型梁钢材8 B0 i$ N( p- h# k
| 990吨 X+ A$ g: d8 l- }; Y/ [# {0 m4 U' x( P
| 1390吨( [; o/ [1 e% [( p
| 42%+ B+ X4 Q6 A: @: \; Z# [4 X5 b
|
( @/ m) Q' d' `4 u; A& G | 横撑
' ~5 G4 @4 g& y! R | 192吨
6 s0 o( U. C# O5 ]( f8 w$ K! D | 652吨7 ^: ~6 I4 k9 {% `( L8 S, l
| 42%$ ?2 x: i; ~* A( ?, I% k
|
非结构性设备6 ^0 N! `* z0 {' z, `
| 非结构性设备
+ ]% _8 R6 }! m D5 O8 D | 1270吨
0 K% x5 T8 Z: T5 Z7 l, r | 2130吨4 q* _. \% \2 J: a& {* ?: E
| 40%; Z1 |7 ^) g' a
|
板+结构钢+非结构性设备! E+ H# N4 n$ r- Y7 @
| 桥梁总重
- b$ Z: O) \0 }+ P( c | 6290吨8 M* c/ |- Z1 a! V
| 8450吨
$ d2 f' P6 h# Y1 U8 o( B: j | 26%
$ ?8 Q! O1 m0 R( t! X! z7 e, @2 x |
# M+ ]3 ^% f1 F! Z6 {
- 结论
- · 钢材
7 h$ ^$ \, }/ A/ I2 p
3 E8 t" m$ d7 z N6 g1 K4 B6 \3 {
重量减轻：大约40%* n2 O5 b2 q# i8 h2 o) e* R" E
-成本降低：大约25%
' ~4 ], I. K2 U-桥面板比通常采用形式减轻：12%
9 f, t+ i4 N# E: T w. b-预制->可靠度更高
$ ^7 J( n* ]! {- U8 I: e-UHPFRC非常贵8 [% V. v" L8 V' o0 V9 |
· 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
) n) M/ d9 I1 O$ l* P 
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡
