Abstract

This paper presents the construction details, field testing, and analytical results of six innovative concrete bridges reinforced with fibre-reinforced-polymer (FRP) bars recently constructed in North America, namely Wotton, Magog, Cookshire-Eaton, Val-Alain, and Melbourne bridges in Quebec, Canada, and Morristown bridge in Vermont, USA. All six bridges are girder type, with main girders made of either steel or prestressed concrete. The main girders are supported over spans ranging from 26.2 to 50.0 m. The deck is a 200–230 mm thick concrete slab continuous over spans of 2.30–3.15 m. Different types of glass- and carbon-FRP reinforcing bars and conventional steel were used as reinforcement for the concrete deck slab. The six bridges are located on different highway categories, which means different traffic volume and environmental conditions. The bridges are well instrumented at critical locations for internal temperature and strain data collection using fibre optic sensors. These sensors are used to monitor the deck behaviour from the time of construction to several years after the completion of construction. The bridges were tested for service performance using calibrated truckloads. In parallel, a finite element analysis (FEA) was conducted and verified against the results of the field load tests. The FEA was then used to run parametric studies to investigate the effect of several important parameters such as FRP reinforcement type and ratio on the service and ultimate behaviour of these bridge decks. The analytical and field results under real service conditions, in terms of deflections, cracking, and strains in reinforcement and concrete, were comparable to those of concrete bridge deck slabs reinforced with steel.Key words: bridges deck slabs, fibre-reinforced-polymer (FRP) bars, field testing, finite element analysis.Cet article traite des détails de construction, des essais sur le terrain et des résultats analytiques de six ponts innovateurs en béton armé de tiges en polymère renforcé de fibres (« FRP ») construits récemment en Amérique du Nord. Cinq de ces ponts, Wotton, Magog, Cookshire-Eaton, Val-Alain et Melbourne, sont situés au Québec, Canada, alors que le sixième, Morristown, est situé au Vermont, aux États-Unis. Tous ces ponts sont de type pont à poutres, dont les poutres principales sont faites d'acier ou de béton précontraint. Les poutres principales ont des portées variant de 26,2 m à 50,0 m. Le tablier est une dalle de béton d'une épaisseur de 200 à 230 mm continue sur des portées de 2,30 à 3,15 m. Divers types de tiges en polymères renforcés de fibres de verre ou de carbone et en acier ont été utilisés comme renforcement des dalles de béton du tablier. Les six ponts sont situés dans des catégories de routes différentes, ce qui signifie divers débits de circulation et des conditions environnementales différentes. Les ponts étaient bien instrumentés de capteurs à fibre optique aux endroits critiques pour collecter les données sur la température et les contraintes internes. Ces capteurs surveillaient le comportement du tablier depuis sa construction et durant plusieurs années après la fin de la construction. Le comportement des ponts a été testé au moyen de charges étalonnées. Une analyse parallèle par éléments finis a été réalisée et vérifiée par rapport aux résultats obtenus des essais de charges sur le terrain. Cette analyse par éléments finis a ensuite été utilisée pour effectuer des études paramétriques afin d'exam iner l'effet de plusieurs paramètres importants tels que le type et le rapport de renforcement en (« FRP ») sur le comportement en service et sous la charge ultime de ces tabliers de pont. Les résultats analytiques et sur le terrain en conditions d'usage réelles en termes de déflexion, de fissuration et de contraintes dans le renforcement et le béton étaient comparables à ceux des dalles de tabliers de ponts en béton armé d'acier.Mots-clés : dalles de tabliers de ponts, tiges en polymère renforcé de fibres (« FRP »), essai sur le terrain, analyse par éléments finis.[Traduit par la Rédaction]

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