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[n博士萨勃拉曼尼亚]

另一个创新的桥梁设计M / s Schlaich Bergermann伙伴,德国


5月3日127米的一座铁路桥下被A8斯图加特附近的高速公路,德国72年的吊索,完全由碳组成纤维增强聚合物(碳纤维增强塑料)。这种超轻但非常稳定的材料开发主要在电子探针和已经被用于越来越多的结构。受公共交通运营公司很箍�enbahnen AG(单边带),这座桥将使城市�年代轻轨线U6扩展到机场和贸易公平的理由。尽量减少施工期间交通管制,桥拱和甲板近几个月直接建造高速公路旁边。


金银丝细工网络拱桥由两个平行钢拱和混凝土甲板暂停碳衣架从瑞士。虽然桥重约1400吨,公司生产的72个碳衣架Fehraltorf Carbo-Link AG(瑞士联邦实验室的衍生材料科学与技术,被称为在德国Eidgen�ssische Materialpr�fung -和Forschungsanstalt或电子探针https://www.empa.ch/),体重只有1675公斤,贡献多少桥的质量。
积分,箱梁,创新网络拱桥是由M / s设计Schlaich Bergermann伙伴。除了其非凡的光设计,最吸引人的方面的桥是第一次使用碳张力成员作为网络的衣架拱�同时提供一种审美和高效的结构体系。



主要的跨度是80米长,将跨越高速公路没有中间支持。这是去年秋天在一个辅助支架和在最后的高约5米的地面。感谢伟大的建筑公司的承诺亚当·H�rnig,暂时支持桥面去年复活节拆除。自航模块化转运蛋白(SPMT)被用来提高1400吨拱段推到它的最终位置。个体之间的差异水平车道被砾石充填物提前很公道。暂时,大约200卡车的砾石是传播和高速公路压实�和删除后再这座桥是成功进入它的位置。

去年1月,辅助塔是为了支持拱门。交付给该网站在三部分片段,两个拱门被移动起重机提升到位。这是紧随其后的是外壳能够进行焊接接头和腐蚀保护。删除临时支持后,几天的自立式拱门了壮观的景象。

在上周,碳吊架的安装电缆发生在网站。由于其低体重,这一步是手工进行的只有三个人。几天之内,所有电缆安装,所以几何测量可以第二天早上在日落之前举行。在此基础上,在一天内衣架都是液压预张。后网络的支撑结构拱完全激活,甲板板下的移除脚手架的开始。FThen拱门收到最后的外套,白色铝完成。今年5月,这座桥是穿过高速公路使用自行的移动拖车。

与众多应用的碳补贴建设研究项目的背景下,这可能是第一个商业这种在桥梁施工中的应用。这里使用的碳强度成员具有抗拉强度高,即使在疲劳载荷,在装配和显示处理特别方便和容易。

这种罕见的层桥

这个项目开始早在2012年,当工程办公室Schlaich Bergermann伙伴(SBP)从斯图加特赢得比赛的高速公路穿越U6轻轨线拱桥以其优雅的网络。与经典的拱桥在垂直衣架,对角排列衣架相互交叉,形成细电缆网的印象。

网络拱桥桁架梁的静态效应,它是硬而拱桥在垂直的衣架。这意味着交通荷载下的挠度是低。铁路桥梁来说,这是特别重要的:如果负载下的变位的火车太大,rails弯曲和火车脱轨。

尽管这个优势,只有少数这种类型的桥梁已经意识到目前为止,因为有各种问题与钢衣架,特别是关于疲劳。最初sbp的竞争设计还包括钢铁电缆衣架。但是建设客户犹豫了一下。他们欣赏优雅的桥,特别是无列交叉的八个高速公路车道。然而,他们认为成本太高。

解决方案:碳纤维增强塑料制成的衣架

最后,Er的决定性因素是一个想法。洛伦茨Haspel SBP团队取代钢电缆与预应力碳衣架,或者,正确地把它从材料科学的角度来看:衣架由碳纤维增强聚合物(CFRP)。每个人的惊讶,甚至可以降低成本。但与钢电缆、碳纤维增强塑料衣架尚未大量产品。

谁能供应所需的72碳纤维增强塑料衣架吗?在项目早期,Er。Haspel曾与Andreas Winist�射频,电子探针的创始人兼首席执行官剥离Carbo-Link,已为建筑起重机生产碳纤维增强塑料拉霜棒大约20年了。正是这些棒给了Er。Haspel使用碳纤维增强塑料衣架的想法放在第一位。

在德国,新建筑产品需要一个建筑主管机关批准。获得一个,尤其是对一个全新的产品,无疑为碳纤维增强塑料衣架,通常是费时和昂贵的。然而,既没有钱也没有时间用于斯图加特轻轨桥。

“在个案基础上批准”是唯一的机会,和负责任的批准机关Baden-W�rttemberg同意试一试这种方法。2016年秋季,单边带因此委托Winist�射频产生三个原型——和电子探针Masoud Motavalli博士领导的研究小组,Er。罗伯特Widmann进行必要的实验。电子探针研究这个话题并不新鲜,因为他们正紧锣密鼓地对碳纤维增强塑料的发展张力成员自1980年代以来对桥梁施工。

模拟100年几个月

Carbo-Link年底交付了原型2016年9月,10月Motavalli博士的团队开始机械测试。最重要的任务是模拟碳纤维增强塑料衣架上的100年的铁路操作——在几个月内。这对应于应力超过1100万关口。

4.2赫兹的高振荡频率,选择时间和成本原因,最初导致危险的过热之间的接触表面的碳纤维增强塑料和钛顶针。项目可能失败,直到决定减少负载振幅,已大大超过了雄心壮志,到现实的水平。最后,两个衣架检查幸存下来大约1100万负载周期没有任何问题。


碳纤维增强塑料衣架Carbo-Link车间。照片:电子探针

电子探针的任务专家教授梅尔-碳纤维增强塑料研究的先驱和彼得•Richner博士现在副主任电子探针,分析和评估大量的数据。除了疲劳特性,他们还必须考虑诸如耐风化、闪电、火、电和磁场的影响,和破坏。

2017年5月,迈耶教授和博士Richner发送他们的报告仅仅七个月后到斯图加特。所有工作在高压下,巨大的时间压力。然后……什么也没有发生。几个月过去了,两个Carbo-Link CEO Winist先生�射频和迈耶教授和Richner博士得出结论:“浪费时间和精力”。

他们已经注销项目时,2018年4月10日,一封突然从许可机关抵达Baden-W�rttemberg,允许使用碳纤维增强塑料衣架A8在桥的建设高速公路在特定条件下。除此之外,电子探针的专家意见和需求里面必须包含在项目的招标文件。

只有一个报价收到针对项目的后续招标;当时,德国建筑行业正在经历过热。作为投标的成本明显高于计划预算,情况看起来黯淡又2018年秋季网络拱桥与碳纤维增强塑料衣架。该项目是最后因为成本的原因而失败的危险。然而,在圣诞节前不久,责任人出人意料的决定支持面向未来的技术。

这座桥的经济建设

碳纤维增强塑料的初始投资成本降低变异与钢相比变体之际,一个特定的让专家们感到意外,因为在之前的桥梁项目不支持的研究经费,碳纤维增强塑料张力对钢铁成员没有一个商业机会。但是衣架的要求要求档案网络拱桥是如果定制材料碳纤维增强塑料。碳纤维增强塑料衣架的横截面积只有四分之一的钢铁制成的衣架需要什么经济效益的一个重要原因的新材料。72年的碳纤维增强塑料衣架是安装在4月中旬。由于其低体重,这可能是没有起重机和只有三个建筑工人。

碳纤维增强塑料的可持续性桥

碳纤维增强塑料桥也得分点的可持续性。电子探针报告以来尚未解决的问题的可持续性碳纤维增强塑料衣架,当事人最初怀疑这一点。电子探针研究人员最近能够关闭这个“差距”进一步的项目为一个更大的铁路网拱桥在K之间的奥得河�strin-Kietz在德国和Kostrzyn在波兰。结果清楚地说有利于碳纤维增强塑料的变体。例如,钢铁变体的二氧化碳排放量约3倍,能量消耗两倍以上。

K�strin-Kietz奥得河河铁路大桥(骑士架构师(c))

创新是关键

斯图加特的碳纤维增强塑料衣架轻轨桥可能是开创性的未来网络拱桥。碳纤维增强塑料衣架有可能进一步细分市场,他们将与钢铁不仅在技术上,而且商业竞争。一个例子是非常长电缆的大跨度斜拉桥在亚洲。

然而,这种快速的钱不能获得建筑业创新材料,因为它已经在40年的密集研究和巨大的毅力,最重要的是至今的乌尔教授和他的团队——帮助碳纤维增强塑料在建筑行业实现突破。“这几乎是荒谬的,”彼得Richner博士说。“这是为什么我们推出巢示范平台几年前,为了实践创新建设和能源领域比“快得多。

然而,钢铁行业仍然没有理由感到担忧;量,而不是钢的质量,目前转换是碳纤维增强塑料的5500倍。

来源:
https://www.innovations-report.com/html/reports/architecture-construction/stuttgart-light-rail-bridge-hangs-on-swiss-carbon-ropes.html
https://www.sbp.de/en/news/under-construction-light-rail-arch-bridge-with-carbon-hangers/
https://structurae.net/en/structures/kustrin-kietz-oder-river-rail-bridge

[Komal8100]

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