Kształtowanie płyt pomostów mostów drogowych z kompozytów FRP

• Autorzy: Kulpa M. , Siwowski T.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.154

Warianty tytułu

EN

Structural shaping of FRP bridge decks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Konieczność zwiększenia trwałości pomostów drogowych obiektów mostowych nadała w ostatnich latach bardzo duży impuls pracom badawczym, których celem jest stworzenie nowych rodzajów płyt pomostów mostów drogowych: trwałych, lekkich i łatwych w montażu, wykonanych z zaawansowanych technologicznie materiałów. Wśród tych materiałów najszersze zastosowanie w mostach w ostatnich latach mają kompozyty FRP (fibre reinforced polymers). W artykule przedstawiono przegląd systemów płyt pomostów wykonywanych z kompozytów FRP. Nacisk położono głównie na kształtowanie geometryczne płyt w zależności od przyjętej technologii wytworzenia kompozytu. Dokonano podziału na trzy główne grupy kompozytowych płyt pomostowych: wykonywanych metodą infuzji, pultruzji oraz płyt hybrydowych, tj. kompozytowo-betonowych. Porównano wady i zalety poszczególnych rodzajów płyt pomostów oraz dokonano wyboru optymalnej kosztowo konstrukcji i technologii do własnych prac badawczych. W ramach badań własnych zaprojektowano i wykonano trzy prototypowe panele pomostów z kompozytów warstwowych (typu sandwich) o różnym układzie konstrukcyjnym. Na podstawie wyników badań wytrzymałościowych ustalono nośność i sztywność poszczególnych paneli. Porównanie tych parametrów pozwoliło na wybór rozwiązania panelu do dalszych prac badawczych i wdrożeniowych.

EN

The growing need of durability enhancement for road bridge decks has recently caused the big impulse for research on new, durable, lightweight and easy to handle bridge decks, made of advanced materials, f.e. FRP (fibre reinforced polymers). The paper reviews the most common bridge deck systems made of FRP composites. The emphasis was mainly on the shaping the geometric depending on the technology manufacturing. The systems were divided into three groups: bridge decks made by pultrusion, infusion and hybrid concrete-FRP composite. In the next step own cross-section of decks were developed, designed and three different prototypes of panels were made in full scale (dimensions in plan 1,1 × 2,7 m). The last stages were tests of the three bridges sandwich panels with different structural arrangement. Based on tests, the strength of panels its load capacity and stiffness were established. Comparison of these characteristics and experience gained during making prototypes, allowed to choose the best panel for further research and implementation.

Słowa kluczowe

PL

most drogowy; pomost; płyta pomostu; kompozyt FRP; płyta kompozytowa; płyta hybrydowa beton-kompozyt FRP; technologia wytwarzania; badanie eksperymentalne

EN

road bridge; bridge deck; deck panel; FRP composite; composite panel; hybrid concrete-FRP panel; manufacture technology; experimental research

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/II
• Strony: 263--283
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kulpa M.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Siwowski T.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Alampalli, S., Kunin J.: Load testing of an FRP bridge deck on a truss bridge. Applied Composite Materials, Vol.10, No.2, 2003, s. 85-102.
• [2] Alampalli, S., O'Connor J., Yannotti A. P.: Design, fabrication, construction, and testing of an FRP superstructure. Special Raport No. FHWA/NY/SR-00/134. Transportation Research and Development Bureau, New York State Department of Transportation, USA 2000.
• [3] Berg A., et al.: Construction and cost analysis of an FRP reinforced concrete bridge deck. Construction and Building Materials, Vol.20, No.8, 2006, s. 515-526.
• [4] Canning L., et al.: 7.2 The analysis, design and optimisation of an advanced composite bridge deck. Advanced Polymer Composites for Structural Applications in Construction: Proceedings of the First International Conference, Held at Southampton University, Thomas Telford, UK 2002.
• [5] Chou C.C., Chen Y.: Experimental and Analytical Evaluation of Composite Action between Steel Girders and Fiber-Reinforced Polymer Bridge Decks. Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal 2012.
• [6] Gleason A., Dusicka P.: Strength and Fatigue of Three Glass Fiber Reinforced Composite Bridge Decks with Mechanical Deck to Stringer Connections. Final Raport No. SR 500-490. 2012.
• [7] Gradeci K.: Upgrading Old Movable Bridges with FRP Deck Application: The case study of Wilhelminabrug (Master Thesis). TU Delft, Delft University of Technology, The Netherlands 2013.
• [8] Keller T.: Use of Fibre Reinforced Polymers in Bridge Construction. Structural Engineering Documents, No. 7, IABSE, Zurich, 2003.
• [9] Keller T., Gürtler H.: Quasi-static and fatigue performance of a cellular FRP bridge deck adhesively bonded to steel girders. Composite Structures, Vol.70, No.4, 2005, s. 484-496.
• [10] Keller T., Schollmayer M.: Plate bending behavior of a pultruded GFRP bridge deck system. Composite Structures, Vol.64, No.3, 2004, s. 285-295.
• [11] Lee S.W., Hong K.J.: Opening the gate: construction of 300 M composite-deck bridge in Korea. Proceedings of the First Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, APFIS 2007, Hong Kong, China 2007.
• [12] Liu Y., et al.: Static and fatigue experimental study on flexural behavior of hybrid GFRP–concrete bridge decks. Proceedings of the Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, APFIS 2012, Hokkaido University, Japan 2012.
• [13] Lopez-Anido R., Troutman D., Busel J.: Fabrication and installation of modular FRP composite bridge deck. Proceedings of the 1998 International Composites Expo, Nashville, Tennessee, USA 1998.
• [14] Nelson, J.L.: Behavior of GFRP bridge decks for highway bridges (Master’s Thesis), North Carolina State University, USA 2005.
• [15] Nystrom, H., Watkins, S., Stone, D., Nanni, A.: Laboratory and Field Testing of FRP Composite Bridge Decks and FRP-Reinforced Concrete Bridge For City of St. James, Phelps County, MO. Combined Final Report for Contracts RI00-021 and RI00-031, USA 2002.
• [16] O'Connor, J.: GRP bridge decks and superstructures in the USA. Reinforced Plastics, Vol.52, No.6, 2008, s. 26-31.
• [17] O'Connor J. Hooks J.: USA's experience using fiber reinforced polymer (FRP) composite bridge decks to extend bridge service life. Technical Memorandum of Public Works Research Institute. Japan 2003.
• [18] Oliva M., et al.: FRP Stay-in-Place Formwork and Reinforcing for Concrete Highway Bridge Decks. Proceedings of the 8th International Symposium on FRP in Reinforced Concrete Structures, FRPRCS-8, University of Patras, Patras, Greece 2007.
• [19] Park, S.Z., Hong K.J., Lee S.W.: Behavior of an adhesive joint under weak-axis bending in a pultruded GFRP bridge deck. Composites Part B: Engineering, Vol.63, No.5, 2014, s. 123-140.
• [20] PN-EN 1991-2:2007. Eurokod 1: Oddziaływanie na konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów.
• [21] Poneta P., Kulpa M., Własak L., Siwowski T., Koncepcja i badania innowacyjnego dźwigara mostowego z kompozytów FRP. Inżynieria i Budownictwo, nr 3, 2014, s. 147-151.
• [22] Siwowski T.: Pomosty drogowe. Część I - Magazyn Autostrady, nr 10/2006, wydanie specjalne – jesień 2006, pn.: Mosty – konstrukcja, wyposażenie, utrzymanie, s. 30-38, część II - Magazyn Autostrady, nr 11/2006, s. 67-72.
• [23] Zhou A., Lesko J.J., Davalos J.F.: Fiber reinforced polymer decks for bridge systems. COMPOSITES 2001, Convention and Trade Show, Composite Fabrications Association (CFS), Tampa, FL, USA 2001.
• [24] Zobel H., Karwowski W.: Kompozyty polimerowe w mostownictwie – pomosty warstwowe. Geoinżynieria - drogi, mosty, tunele. Nr 2, 2006, s. 42- 49.