Kształtowanie mostowych dźwigarów hybrydowych typu „kompozyt FRP - beton”

• Autorzy: Siwowski T. , Rajchel M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.132

Warianty tytułu

EN

Shaping of hybrid bridge girders made of FRP composite and concrete

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomimo wielu przewag w stosunku do konwencjonalnych materiałów budowlanych, współczesny rozwój zastosowań kompozytów FRP w budownictwie mostowym jest ograniczony ze względu na wysoki koszt początkowy oraz zbyt małą sztywność elementów konstrukcyjnych. W celu redukcji tych ograniczeń od blisko 20 lat w wielu krajach testuje się rozwiązania mieszane (hybrydowe), łączące kompozyty FRP z konwencjonalnymi materiałami budowlanymi, w tym głównie z betonem. Kształtowanie konstrukcji hybrydowej, bazujące na właściwościach poszczególnych materiałów składowych, ma na celu zwiększenie sztywności i redukcję kosztów, bez utraty nośności, lekkości i łatwości budowy mostów z takich dźwigarów. W artykule przedstawiono ewolucję w kształtowaniu hybrydowych dźwigarów mostowych typu „kompozyty FRP – beton” na przestrzeni ponad 20 lat. Podano także podstawowe zasady kształtowania dźwigarów hybrydowych, wynikające z przeprowadzonej analizy, a także wskazano kierunki dalszych badań, niezbędnych w celu upowszechnienia tych innowacyjnych konstrukcji mostowych.

EN

Despite many advantages in comparison to conventional building materials, the contemporary development of FRP composites in bridge engineering is limited because of the high initial cost and the reported lack of stiffness. In order to reduce these limitations, since more than 20 years the hybrid (mixed) solutions, connecting FRP composites with conventional materials (mainly concrete), have been developed. The optimization of hybrid structure based on properties of particular component materials, aims the economic efficiency, without losing lightness and easiness of FRP composite bridge construction. The evolution in shaping of hybrid bridge girders for more than 20 years have been presented in the paper. The basic rules of hybrid girder shaping and the further research, needed for development of these innovative, advanced and sustainable bridge solutions, have been also described.

Słowa kluczowe

PL

dźwigar hybrydowy; kompozyt FRP; płyta betonowa; kształtowanie; most drogowy

EN

hybrid bridge girder; GFRP composite; concrete deck slab; road bridge; shaping

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 2/I
• Strony: 307--320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Siwowski T.

• Politechnika Rzeszowska, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, (17) 86 51 596

autor

Rajchel M.

• Politechnika Rzeszowska, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, (17) 86 51 596

Bibliografia

• [1] Hollaway L.C., Head P.R.: Advanced polymer composites and polymers in the civil infrastructure. Elsevier, Oxford, 2001.
• [2] Zoghi M. (ed.): The International Handbook of FRP Composites in Civil Engineering. CRC Press, Taylor & Francis Group LLC, Boca Raton 2014.
• [3] Cheng L., Karbhari V.M.: New bridge systems using FRP composites and concrete: a state-of-the-art review. Progress in Structural Engineering and Materials, Vol.8, No. 4, 2006, pp. 143–154.
• [4] Yang L.: Research status of FRP-concrete composite beam/bridge deck systems. Applied Mechanics and Materials, Vols. 587-589, 2014, pp. 1424-1429.
• [5] Triantafillou T.C., Meier U.: Innovative design of FRP combined with concrete. Proceedings of the First International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures (ACMBS), Sherbrook, Quebec, Canada, 1992, pp.491-499.
• [6] Deskovic N., Meier U., Triantafillou T.: Innovative design of FRP combined with concrete: long-term behaviour. Journal of Structural Engineering, Vol.121, No.7, 1995, pp. 1079–1089.
• [7] Deskovic N., Triantafillou T., Meier U.: Innovative design of FRP combined with concrete: short-term behaviour. Journal of Structural Engineering, Vol.121, No.7, 1995, pp. 1069–1078.
• [8] Van Erp G.M. Design and analysis of fibre composite beams for civil engineering applications. Proceedings of the 1st ACUN International Composites Conference, Composites: Innovations and Structural Applications. Sydney, Australia, 1999, pp.229-238.
• [9] Canning L., Hollaway L., Thorne A. M.: Manufacture, testing and numerical analysis of an innovative polymer composite/concrete structural unit. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings, Vol.134, No.3, 1999, pp. 231 –241.
• [10] Fam A., Skutezky T.: Composite T-beams using reduced-scale rectangular FRP tubes and concrete slabs. Journal of Composites for Construction, Vol.10, No.2, 2006, pp.172–181.
• [11] Hulatt J., Hollaway L., Thorne A.: Short term testing of hybrid T beam made of new prepreg material. Journal of Composites for Construction, Vol.7, No.2, 2003, pp.35–144.
• [12] Ribeiro M.C.S., Tavares C.M.L., Ferreira A.J.M., Marques A.T.: Static flexural performance of GFRP-polymer concrete hybrid beams. Proceedings of the International Conference on FRP Composites in Civil Engineering. J. G. Teng, Editor, Elsevier Science Ltd., New York, 2001, pp. 1355-1362.
• [13] Elmahdy A., El-Hacha R., Shrive N.: Flexural behaviour of hybrid composite girders in bridge construction. Proceedings of the Fourth International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE2008), Zurich, Switzerland, 2008.
• [14] El-Hacha R., Chen D.: Behaviour of hybrid FRP–UHPC beams subjected to static flexural loading. Composites Part B: Engineering, Vol.43, No.2, 2012, pp.582–593.
• [15] Chakrabortty A., Khennane A., Kayali O., Morozov E.: Performance of outside filament-wound hybrid FRP-concrete beams. Composites Part B: Engineering, Vol.42, No.4, 2011, pp. 907–915.
• [16] Zhao L., Karbhari V.M.: Investigation of stress states and failure mechanisms of a cellular FRP composite bridge deck system. Proceedings of the 16th Annual Technical Conference, American Society for Composites, Blacksburgh, Virginia, 2001, paper No.201, p. 12.
• [17] Kitane Y., Aref A., Lee, G.: Static and fatigue testing of hybrid fiber-reinforced polymer-concrete bridge superstructure. Journal of Composites for Construction, Vol.8, No.2, 2004, pp. 182–190.
• [18] Ziehl P., Engelhardt M., Fowler T., Ulloa F., Medlock R., Schell E.: Design and field evaluation of hybrid FRP/reinforced concrete superstructure system. Journal of Bridge Engineering, Vol.14, No.5, 2009, pp.309–318.
• [19] Hillman J.R.: Investigation of a hybrid-composite beam system. Final Report for High-Speed Rail IDEA Project 23. Transportation Research Board, August 2003.
• [20] Gutiérrez E., Primi S., Mieres J.M., Calvo I.: Structural testing of a vehicular carbon fiber bridge: quasi-static and short-term behaviour. Journal of Bridge Engineering, Vol. 13, No. 3, 2008, pp. 271-281.
• [21] Vicaria J.D.J, Diaz D.F., Paulotto C., Bansal A.: An application of the FRP girder bridge technology to cope with logistic difficulties. 37th IABSE Symposium Report, Madrid, 2014 pp.2200-2206.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.