Development of a glass-fiber-reinforced-polymer bridge deck system

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Abstract

Development of an efficient and durable bridge deck system is a priority for most highway departments worldwide. This paper summarizes the results of an experimental program designed to study the behaviour of innovative glass-fiber-reinforced-polymer (GFRP) bridge deck modules and their transverse connection. The deck consisted of a number of triangular filament-wound tubes bonded with epoxy resin. Pultruded GFRP laminates were adhered to the top and bottom of the tubes to create one modular unit. The experimental program described in this paper discusses the evolution of the last two generations of the bridge deck. The description of the first and second deck generations was presented in an earlier paper. For the third-generation GFRP deck, a full-scale prototype specimen was subjected to 2 × 106 cycles at 135% of the service load level and was tested to failure afterward. The fourth-generation bridge deck system was fabricated by optimizing the weight of the deck section and then tested to failure. The performance was evaluated on the basis of load capacity, failure mode, deflection at service load level, and stiffness degradation under cyclic loading. Another phase of the work was to establish a means of connecting adjacent deck panels. A GFRP shear key was designed, manufactured, and installed in a full-scale deck module to address this need. Assessment of the structural adequacy in both resisting repeated loading and transmitting loads between adjacent deck modules is presented. The GFRP deck system with and without the shear key was capable of resisting 2 × 106 cycles of an equivalent American Association of State Highway and Transportation Officials HS30-design truck wheel load plus the dynamic load allowance of the bridge deck.

Le développement d'un système de tablier durable et efficace est une priorité pour la majorité des ministères des chaussées dans le monde. Le présent article résume les résultats de programmes d'expérimentation conçus pour étudier le comportement de modules de tabliers de pont en polymères renforcés de fibres de verre (« GFRP ») et leurs raccords transversaux. Le tablier comportait plusieurs tubes enroulés de filaments triangulaires liés avec de la résine époxyde. Les laminés en « GFRP » pultrudés ont été collés au haut et au bas des tubes afin de créer une unité modulaire. Le programme d'expérimentation décrit dans cet article aborde l'évolution des deux dernières générations de tabliers de pont. La description des premières et secondes générations a été présentée dans un article antérieur. Quant à la troisième génération de tabliers en « GFRP », les échantillons du prototype à pleine échelle ont été soumis à 2 × 106 de cycles à 135% de la charge nominale de service puis soumis à des essais jusqu'à défaillance. La quatrième génération de systèmes de tabliers de pont a été fabriquée en optimisant le poids de la section de tablier et elle a ensuite été soumise à des essais jusqu'à défaillance. Le rendement a été évalué en se basant sur la capacité portante, le mode de défaillance, la flexion sous la charge de service ainsi que la dégradation de la rigidité sous des charges cycliques. Une autre phase du travail était d'éta blir un moyen de raccorder les panneaux de tabliers adjacents. Une clé de cisaillement en « GFRP » a été conçue, fabriquée et installée sur un module de tablier pleine grandeur afin d'aborder ce besoin. L'article évalue aussi la capacité de la charpente à résister aux charges répétées et à transmettre les charges entre des modules de tablier adjacents. Le système de tablier en « GFRP », avec et sans clé de cisaillement, pouvait résister à 2 × 106 de cycles d'une charge par roue de camion calculée équivalente à HS-30 de l'AASHTO, incluant la marge de tolérance pour charge dynamique (« DLA »). Mots-clés: tabliers de ponts, matériaux composites de pointe, clé de cisaillement, fibres de verre, polymères renforcés de fibres, bobinage de filaments, pultrusion.[Traduit par la Rédaction]

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