尤金·弗莱西涅 (Eugene Freyssinet)
弗莱西涅是法国的结构和土木工程师。他是预应力混凝土的主要先驱者。
尤金·弗莱西涅(Eugene Freyssinet)于1879年出生在法国,毕业于巴黎综合理工学院和国立路桥学院。1907年,在其职业生涯早期,他得到了一个依照他的设计在Alliers河上重建一座悬索桥的机会。他建议修建3座钢筋混凝土桥梁,总预算相当于原来预想的一座悬索桥。这个建议被采纳了。每座桥梁的跨度都超过了70米。在荷载测试时,他发现了徐变这个概念,并在桥梁硬化后做了进一步加固。
1928年后,弗莱西涅投身到先张法预应力混凝土结构和高强混凝土的开发中。他最负盛名的发现是只有高强钢筋在高水平应力下才能在混凝土中实现永存预应力。鲜为人知的是,弗莱西涅的方法早在1933年已成功应用于法国Le Havre(勒瓦弗尔)的Gare Maritime(海港站),后来逐渐被推广开来。在1938年,他发明了张拉钢筋的实用设备后,预应力混凝土应用开始流行于世。
1930年,他在Brittany(布里塔尼)的Elorn河上修建了Plougastel大桥。这是一座3跨(每跨180米/590英尺)的钢筋混凝土拱桥,在当时打破了所有桥梁记录。这座桥梁两层承载,上层走火车,下层走汽车。为了补偿徐变效应,在这座桥梁设计中,弗莱西涅强调了预应力混凝土的潜力。
在弗莱西涅之前,预应力原理已经被提出。但弗莱西涅充分推动了预应力混凝土结构的发展,特别是在二战之后钢材短缺的时代背景下。先张法和后张法预应力使得结构得以跨度更大、桥梁板更薄。这种结构形式成为替代钢结构的一个重要形式,可以充分利用本地资源。弗莱西涅积极参与到研究中,包括改善混凝土的质量和强度`充分利用高强钢丝实施张拉。
在罗伯特.麦拉尔(Robert Mallart)之后,弗莱西涅被视为20世纪早期混凝土建筑中第二个伟大的名字。麦拉尔的桥梁是为了阿尔卑斯山较轻的交通量设计的,而弗莱西涅开发了混凝土结构以迎合了今天商业化的道路和铁路交通的发展。
下图是早期采用的弗莱西涅锚固体系:
下图是今天的弗莱西涅锚固体系:
关于弗莱西涅职业生涯更全面的回顾见于文献:Eugene Freyssinet – the invention of prestressed concrete and precast segmental construction,还有一部由弗莱西涅公司制作的回顾其创始人的短片:https://www.youtube.com/watch?v=vPZi_ireBAE。
参考
- https://en.wikipedia.org/wiki/Eugène_Freyssinet
- http://www.bridgesofdublin.ie/bridge-building/bridge-designers/eugene-freyssinet
- https://www.britannica.com/biography/Eugene-Freyssinet
Le Veurdre桥
Freyssinet职业生生涯始于1905年(时年26岁),他作为工程师负责Moulins(慕宁)、Vichy(维希)和Lapalisse(拉帕利斯)的公共服务。1907年根据Freyssinet的设计下建造了3座钢筋混凝土桥(1911-1912),分别为:
- Le Veurdre(维尔德尔)桥,毁于1940年二战中
- Boutiron(布蒂龙)桥,留存至今
- Chatel-deNeuvre(新城堡)桥,毁于1944年二战中
这3座桥总共预算63万法郎,原来只为建一座Veurdre桥。
Veurdre桥实景
Veurdre桥实景
Veurdre桥立面图
Boutiron桥
Veurdre桥主拱跨径72.5 m,拱高5 m,跨高比达到了15。如你所见,这是一座纤细平坦的优美拱桥。在回忆录中,Freyssinet这样回忆Veurdre桥:
从1907年到1911年,Veurdre桥占据了我的全部身心。我热爱它胜过我建过的所有桥,在战争中被摧毁的所有桥中它也是唯一令我感到痛心的。关于它我唯一想表达的是:它是我的心灵,是我的生命之花。
事实上,Freyssinet能够有幸建造Veurdre桥,得益于企业主François Mercier的支持。Mercier承担了技术失败的风险,力挺Freyssinet的设计。在桥梁建造前,Freyssinet实施了真实结构的测试。实验拱跨径50 m,拱高2 m。
为了获得精确测量的结果,实验拱需要承受较大的荷载。而为了防止拱脚移位,在拱脚之间安装了由1200根钢绞线组成的拉杆,对拉杆施加了2500吨的拉力。实际上,在这三座桥的建造中,Freyssinet实现了千斤顶和预应力两项技术的创新。
这个实验为Freyssinet未来职业成就埋下了种子:
- 混凝土徐变
- 由增加水泥研磨光滑度提高混凝土强度
- 预制构造建造结构
- 用后张法施加预应力
参考
- Pierre Xercavins, etc. EUGENE FREYSSINET HIS INCREDIBLE JOURNEY TO INVENT AND REVOLUTIONIZE PRESTRESSED CONCRETE CONSTRUCTION, 3rd fib International Congress. 2010
- https://www.freyssinet.com/eugene-freyssinet-historical-monuments/
- Pierre Jartoux, The Work of Eugène Freyssinet: The Most Significant Bridges of his Career. No. 45 (2011): Bridges and Infrastructures
- https://repositorio.upct.es/bitstream/handle/10317/2605/pfc4197.pdf;sequence=1
罗伯特·马亚尔(Robert Maillart)
Robert Maillart (6 February 1872 – 5 April 1940) was a Swiss civil engineer who revolutionized the use of structural reinforced concrete with such designs as the three-hinged arch and the deck-stiffened arch for bridges, and the beamless floor slab and mushroom ceiling for industrial buildings. His Salginatobel (1929–1930) and Schwandbach (1933) bridges changed the aesthetics and engineering of bridge construction dramatically and influenced decades of architects and engineers after him. In 1991 the Salginatobel Bridge was declared an International Historic Civil Engineering Landmark by the American Society of Civil Engineers.
Robert Maillart (1872 – 1940) 是一位瑞士土木工程师,他彻底改变了钢筋混凝土结构的使用,如设计了三铰拱和桥面板强化拱桥、无梁楼板,以及蘑菇形天花板等工业建筑。他设计的 Salginatobel (1929–1930) 和 Schwandbach (1933)桥极大改变了桥梁美学和工程观念,影响了其后的历代建筑师和工程师。1991年,他的Salginatobel大桥被美国工程师协会宣布为国际历史土木工程里程碑,这是被如此礼遇的第十三座桥梁,且是第一座混凝土桥梁。
下图即为Salginatobel(萨尔吉纳托贝尔)桥:
下面该桥施工时的支架:
Salginatobel桥长133米(436英尺),其主要构件为混凝土箱梁,桥面路宽3.5米(11英尺),结支撑于拱端立柱之上。Salginatobel桥已经成为瑞士国家文化遗产。