Shape control of a Fibre reinforced Polymer Bridge

Contrôle de forme de passerelle composite

Amelia Saskia Jülich Saavedra

This work introduces a control strategy to increase the security factors and rigidity of a Fibre Reinforced Polymer Bridge. The double-bow of the bowstring bridge is obtained by an elastic buckling of straight glass fibre pipes. The bows are stabilized with carbon fibre cables and zigzag stays. Crossbars at the intersection of cables and stays support the bridgedeck. The selfstress held in the structure depends on the choice of the pipes. A Finite Element Study highlights the weak points of the structure. The control stategy aims to interactively redistribute the forces within the bridge's tension elements, and to minimise the deck displacement, and is based on equilibrium shapes. Different stress-equalizing geometries can be determined with the Force Density Method. The target shape for a given external load is the stress-equalizing geometry with the minimum deck displacement. A control device adapting the stays force, the bridge becomes a smart structure.

Ce travail de thèse propose un système de contrôle pour sécuriser et rigidifier une passerelle en composite verre et carbone. La passerelle autocontrainte se compose d'un double arc porteur, flambé élastiquement à partir de tubes rectilignes et stabilisé par deux câbles et des haubans croisés. Un tablier est posé sur des barres reliées aux câbles et haubans. Une étude Elements Finis identifie les points faibles de la passerelle. La stratégie de contrôle, basée sur des formes d'équilibre, répond à la fragilité des composites en uniformisant les forces dans les éléments de tension et à la souplesse en minimisant le déplacement vertical du tablier. Différentes géométries d'isoforce, avec forces uniformes dans les câbles et haubans, peuvent être déterminées avec la Méthode de la Densité de Force. Parmi les géométries d'isoforce, la géométrie cible d'un chargement a un déplacement minimal du tablier. On obtient une structure intelligente en adaptant interactivement la force des haubans.

Mots clés: Fibre reinforced polymar strucures equilibrium shapes stress-equalizing geometry force control displacement control smart structures

Mots clés: Structures composites géométries d'équilibre Géométries d'isoforce contrôle de force contrôle de rigidité structures intelligentes

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Amelia Saskia Jülich Saavedra. Shape control of a Fibre reinforced Polymer Bridge. Engineering Sciences [physics]. Ecole des Ponts ParisTech, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00002573⟩