Kształtowanie płyt pomostów mostów drogowych z kompozytów FRP

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.

Pełny tekst (pdf)

[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.