Schnellstraßen sind uns sicher nicht fremd. Normalerweise passieren wir die Schnellstraße, wenn wir reisen, geschäftlich unterwegs sind und Verwandte und Freunde besuchen. Die Fahrzeuge, die auf der Straße kommen und gehen und unzählige Menschen passieren, sind ein Symbol der geschäftigen Stadt. Auch die Brücken, die verschiedene Uferstraßen verbinden, tragen den Druck der ganzen Stadt.
Gleiches gilt für Kanadas „TransCanada Highway“, ein Autobahnsystem, das 10 kanadische Provinzen durchzieht. Tausende von Passagieren verlassen sich auf dieses Autobahnsystem, um zu reisen. Wie viele Autobahnen hat auch TransCanada viele Stahlbetonbrücken, die die verschiedenen Autobahnen verbinden. Nach längerer Einwirkung von Sonne und Regen korrodiert die Stahlkonstruktion jedoch, und die Brücke wird ernsthafte Haltbarkeitsprobleme haben, was zu struktureller Verschlechterung und teuren Reparaturkosten führt. Im Jahr 2013 startete das Verkehrsministerium von Ontario (MTO) ein 106-Millionen-Projekt, um die Nipigon Riverbridge durch zwei flache-spannige, vier-spurige Brücken zu ersetzen, die demonstrierten, dass Verbundglasfaserverstärkungen mit Gewinde versehene Bewehrungsstäbe ersetzen können.
Die Nipigon River Bridge ist eine Schrägseilbrücke für das Autobahnsystem von Ontario und die weltweit erste Schrägseilbrücke mit Deckschichten aus glasfaserverstärktem Polymerbeton (GFRP-RC). Diese Art von GFK besteht aus Vinylesterharz und bor--freier E-Glasfaser.
Aus technischer Sicht sind Schrägseilbrücken jedoch viel schwieriger zu konstruieren als herkömmliche Brücken, da sie Drücken von bis zu 9000 psi (Pfund pro Quadratzoll) ausgesetzt sind. Benmokrane sagte, es sei logischerweise unmöglich, das Deck einer Schrägseilbrücke zu reparieren, wenn der Beton anfing, sich zu verschlechtern.
Für das MTO war es sehr wichtig, ein Design mit einem Strukturbauteil wie GFK zu genehmigen, das sich als sehr langlebig erweisen würde, da es über 100 Jahre lang keine größeren Reparaturen erfordern würde. „Auch wenn an GFK nichts auszusetzen ist, könnte die Neigung vom Beton selbst herrühren“, sagte Benmokrane.
„Man muss sich also wirklich für Verbundwerkstoffe entscheiden!“
Benmokrane and his team researched, built eight panels—six GFRP-RC panels and two rebar panels—and tested them for cracks. The 220 mm wide ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) connected GFRP bars have high tensile strength and elastic modulus without obvious cracks.
In Zusammenarbeit mit MTO, MMMGroup (jetzt bekannt als WSP) und Buckland Taylor entwarf Benmokrane 480 GFK-RC-Platten mit den Maßen 3 x 7 Meter sowie 15 und 20 mm dicke GFK-RC-verstärkte Laufstege. Insgesamt wurden auf dem Deck etwa 350,000 Meter GFK-Stäbe verbaut.
Zwei Bauunternehmen, BotConstruction und FerrovialAgroman, beschleunigten den Bauprozess, indem sie die Paneele innerhalb des Turms vorfabrizierten und sie mit UHPFRC verbanden. Nach dem Bau des Brückendecks rammten Bot und Ferrovial insgesamt 182 Stahlpfähle 50 bis 70 Meter tief für die vor Ort gegossene Unterkonstruktion, die 75 Meter hoch ist, gemessen vom Fundamentsockel der Brücke . Dann platzierten sie einen vorgefertigten mehrstrahligen Mittelpfeiler etwa 51 Meter über dem Deck. Die Träger sind durch 66 Stahlseile mit der Brücke verbunden.
Die Brücke wurde in zwei Teilen gebaut.
Er glaubt, dass die Brücke ein Meilenstein für die Verbundwerkstoffindustrie ist, da sie verspricht, Verbundwerkstoffe weiter auf den Infrastrukturmarkt auszudehnen. Auf der International Bridge Conference in National Harbor, Maryland, präsentierte Benmokrane das Design der Brücke und die Vorteile von FRP. Er sagte, er sei erfreut: „Basierend auf dem Feedback, das ich erhalten habe, hoffe ich wirklich, dass wir in Zukunft mehr Brücken auf der ganzen Welt sehen werden, die diese Art von Verstärkung verwenden“, sagte Benmokrane. „Diese Brücken sind sehr wirtschaftlich, elegant und haben einen hohen ästhetischen Wert“, und ist optimistisch, dass Anwendungen wie die Nipigon River Bridge vielen Verbundwerkstoffunternehmen Türen öffnen könnten.
Die Anschaffungskosten einer mit GFK-Stäben verstärkten Betonbrücke sind fast die gleichen wie bei einer Betonbrücke, die mit Epoxid-beschichteten oder verzinkten Stahlstäben verstärkt ist, sagte er. Der Preis von Edelstahl-Bewehrungsstäben ist außerdem 2 bis 4 Mal so hoch wie der von GFK-Bewehrungsstäben.
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