El plan principal de construcción de refuerzo en el puente es muy importante. El plan está formulado para una mejor construcción de refuerzo y se deben implementar cada detalle para lograr lo mejor. Zhongda Consulting le explicará los principales planes de construcción de refuerzo en puentes.
Adoptar métodos de refuerzo para mejorar la capacidad portante del puente, su resistencia a la flexión, su resistencia al corte, su nivel de carga, etc. es la medida más económica, sencilla y aplicable. Se pueden tomar diferentes medidas según el estado y el estado del puente. Requisitos de refuerzo. Este artículo presenta principalmente varios métodos comúnmente utilizados en ingeniería para comunicarse con sus pares.
1 Enfoques técnicos y principios de diseño para el refuerzo y reconstrucción de puentes
1.1 Principales enfoques técnicos
El refuerzo de puentes se realiza generalmente mediante el refuerzo de componentes y la mejora de las estructuras. desempeño Restaurar o mejorar la capacidad de carga de los puentes existentes para extender su vida útil y adaptarlos a los requisitos del transporte moderno. Las principales aproximaciones técnicas para su transformación son: reforzar componentes débiles, añadir componentes auxiliares, cambiar el sistema estructural, reducir cargas muertas, reforzar pilares y cimentaciones, etc.
1.2 Principios para determinar el plan de refuerzo
En general, se cree que el plan de refuerzo es básicamente factible cuando se cumplen las siguientes condiciones: puede ahorrar mucha inversión y materiales que la reconstrucción. un puente nuevo, y tiene beneficios económicos obvios; el puente es económico Después del refuerzo y la transformación, el rendimiento estructural, la capacidad de carga y la durabilidad pueden cumplir con los requisitos de servicio, la subestructura del puente tiene suficiente potencial;
2 Varios métodos comunes de refuerzo de puentes
2.1 Método de refuerzo de sección transversal ampliada
El método de sección transversal ampliada, también conocido como método de refuerzo de hormigón encerrado , se utiliza Un método para fortalecer la estructura de hormigón aumentando su área de sección transversal y refuerzo. Este método de refuerzo requiere que la subestructura del puente reforzado pueda soportar más peso muerto y proporcionar una mayor capacidad de carga. Por lo general, el método principal es engrosar la plataforma del puente o aumentar el ancho de las nervaduras de la viga principal.
2.2 Método de refuerzo pretensado
El método de refuerzo pretensado es un método que utiliza tirantes de acero pretensado externamente para reforzar la estructura. Es adecuado para aplicaciones que requieren mayor capacidad de carga, rigidez y resistencia. resistencia al agrietamiento Y el puente ocupa poco espacio después del refuerzo. Se puede dividir en refuerzo de tirante pretensado y refuerzo de puntal pretensado. El refuerzo de tirante pretensado se utiliza principalmente para doblar miembros. El cuerpo de la viga se utiliza como anclaje y se aplica fuerza externa al área de tensión de la viga a través del pretensado. La tensión para compensar la estructura su propio peso puede reducir la tensión bajo la carga del vehículo, lo que puede reducir la aparición de grietas excesivas en el cuerpo de la viga y reducir el ancho de la grieta. El refuerzo de puntal pretensado se utiliza principalmente para los pilares de compresión axial de la subestructura del puente, pero en la práctica este método rara vez se utiliza para el refuerzo de pilares de puente.
2.3 Método de refuerzo externo con acero
El método de refuerzo externo con acero utiliza adhesivos químicos para pegar directamente la placa de acero en la superficie del componente de concreto, de modo que éste y el El componente forma un todo estresado, un método de refuerzo para mejorar la capacidad de carga, aumentar la ductilidad, la rigidez y cumplir con los requisitos de uso normal.
2.4 Método de pegado de refuerzo de FRP
El método de pegado de refuerzo de FRP [2] consiste en utilizar materiales compuestos de fibra con alta resistencia o alto módulo elástico, y pegarlos con resina de pegado especialmente configurada o Resina impregnada en la superficie de los componentes de hormigón del puente, es un método de refuerzo que forma un cuerpo integral con la misma tensión que los componentes originales.
En la actualidad, existen tres tipos de materiales FRP comúnmente utilizados en ingeniería estructural: fibra de vidrio (GFRP), fibra de carbono (CFRP) y fibra de aramida (AFRP), entre los que destacan los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP). ) son más utilizados. Este artículo se centra en una descripción general de los métodos de refuerzo y las aplicaciones prácticas de ingeniería que utilizan CFRP.
Las direcciones de las fibras de la tela de fibra de carbono se dividen en dos tipos: unidireccionales y bidireccionales, entre las que se utiliza principalmente la tela unidireccional. La tela de fibra de carbono tiene las características de una alta relación resistencia-peso y rigidez-peso, buena resistencia a la fatiga, alta durabilidad, resistencia a la corrosión y bajo coeficiente de expansión térmica.
Cuando la estructura del puente reforzado se encuentra en un entorno especial, se deben seleccionar otros materiales protectores según las circunstancias específicas. En la actualidad, el método de refuerzo de pegar tela de fibra de carbono a menudo se complementa con lechada de grietas, sellado y otros métodos.
En comparación con otros métodos de refuerzo, las ventajas de la tecnología de refuerzo de tela de fibra de carbono se reflejan principalmente en: alta resistencia, alta eficiencia y fuerte diseño básicamente no cambia la apariencia de la estructura original y no causará; daños a la estructura original, transporte, almacenamiento, la construcción es más conveniente y rápida, es fácil garantizar la calidad de la construcción y el costo de mantenimiento posterior es bajo, su estructura química es estable y es más sobresaliente en términos de resistencia a la intemperie; , resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga. Sin embargo, al aplicar este método para reforzar puentes, se debe prestar total atención a la disposición direccional de las fibras, los métodos razonables de conexión de materiales, las dimensiones de la conexión y los indicadores de rendimiento de los materiales de unión en los lugares de conexión. En particular, el control de calidad del proceso de construcción debe realizarse de acuerdo con los procedimientos normales de construcción, de lo contrario se verá afectado el efecto de refuerzo del puente.
3 ejemplos de aplicación
A principios de la década de 1970 se construyó cierto puente: la superestructura es un conjunto de una combinación de viga en I de placa ligeramente curvada de 4 orificios con una luz de L. = 16,8 m. Es una estructura de vigas de hormigón armado sin vigas transversales. El espacio libre del tablero del puente es de -7 m 2 × 0,25 m. La estructura inferior es un pilote de hormigón armado de dos columnas colado en el lugar y un estribo de gravedad. .
La superestructura del puente original adopta el "Dibujo de prueba de una superestructura prefabricada de hormigón armado que combina placas microcurvadas menos reforzadas y vigas en forma de I" publicado en enero de 1966. La carga de diseño es vapor-13 y remolque- 60 .
3.1 Investigación de enfermedades antes del refuerzo
Antes de determinar el plan de refuerzo, se llevó a cabo una investigación exhaustiva de la situación actual del puente antiguo. La viga principal de todo el puente era de 4×5. piezas. Con base en los daños reales, se realizó una inspección detallada de 15 vigas principales, placas ligeramente curvadas, soportes, pilares (pedestales) y estructuras auxiliares con 2 a 4 agujeros.
3.1.1 Viga principal
La calidad constructiva es mala y las dimensiones de cada parte son inconsistentes a lo largo del vano. Se encontró un máximo de 51 grietas en una sola viga principal y el ancho máximo de grieta fue de 4 mm. Hay grietas verticales, así como grietas oblicuas y grietas horizontales. El ángulo entre las grietas oblicuas y la dirección horizontal es de 40 a 80°. Las grietas verticales se distribuyen principalmente en la parte inferior del alma de la viga principal (principalmente dentro de los 8,5 m del tramo medio) y son anchas en la parte inferior y estrechas en la parte superior; las grietas oblicuas se distribuyen principalmente dentro de los 4 m del extremo; se distribuyen principalmente en el extremo de la viga. Parte de las barras de acero de la viga principal quedaron expuestas y corroídas.
3.1.2 Otros
La calidad de construcción de la placa ligeramente curvada es mala, el fondo es muy rugoso y hay microfisuras locales. El soporte es un soporte de placa de acero. La placa de acero está muy corroída y se han desprendido grandes trozos de corrosión. El hormigón de la viga principal cerca del soporte está aplastado. La pendiente cónica del estribo del puente No. 1 resultó dañada y se encontró una cavidad en el pilar del puente No. 3. Algunas de las barandillas están inclinadas, los orificios de drenaje están bloqueados, los espacios entre las vigas del tablero del puente son grandes y la vibración y el ruido son fuertes cuando pasan los vehículos.
3.2 Diseño de refuerzo
Con base en la investigación, el autor realiza principalmente el diseño de refuerzo para la viga principal.
La viga principal está reforzada con láminas de fibra de carbono CYMAXL3002C. Los principales indicadores de rendimiento son: espesor de diseño 0,167 mm; desviación estándar de resistencia a la tracción 40 MPa; resistencia a la tracción 4108 MPa; La resistencia promedio es 4233MPa; el módulo elástico es 236GPa. Durante el cálculo, teniendo en cuenta la estanqueidad entre la lámina de fibra de carbono y el hormigón de la viga principal, se utilizó un factor de reducción de 0,8 para el valor de diseño de la resistencia a la tracción del material. Después del cálculo, el espesor del material de fibra de carbono en la parte inferior del tramo de la viga principal debe ser de 0,25 mm, por lo que se utilizan 2 capas. El diseño del refuerzo se muestra en la Figura 1.
3.3 Puntos de refuerzo
(1) Al reemplazar el soporte, use 5 gatos hidráulicos para levantar un extremo de toda la viga del orificio simultáneamente y reemplazar el soporte. Después de levantar el cuerpo de la viga, retire los cojinetes originales oxidados, limpie las almohadillas de soporte del muelle y la superficie inferior de las vigas, retire la grasa y alise con resina epoxi. Se recomienda utilizar hormigón de resina como piedra de soporte para aumentar rápidamente la resistencia y acelerar el progreso de la construcción.
Se debe realizar una inspección exhaustiva y una prueba de rendimiento mecánico antes de instalar el nuevo rodamiento. El nuevo rodamiento no debe chocar durante el proceso de instalación. El centro de gravedad del nuevo soporte está alineado con el punto de apoyo calculado de la viga para que la fuerza sobre el soporte sea uniforme.
(2) Tratamiento de grietas: Cuando el ancho de la grieta es de 0,2 mm, se debe utilizar lechada química para repararla.
(3) La construcción de pegado de materiales de fibra de carbono debe realizarse desde la parte inferior de la viga hasta la parte superior de la nervadura de la viga. Primero, limpie la superficie de concreto, configure y aplique la resina subyacente, configure los materiales de nivelación y alise la superficie de los componentes, configure y aplique resina de impregnación o resina adhesiva.
Al pegar, la tela de fibra de carbono debe estar completamente en contacto con la superficie del concreto y luego la superficie debe protegerse después de pegar.
3.4 Evaluación
Realizar una prueba de carga estática con carga de vapor 220 en el puente original, medir la tensión (deformación), la deflexión y otros parámetros técnicos de la sección de control del puente reforzado, y identificar su capacidad de carga.
Del análisis de los datos medidos, se puede ver que el método de refuerzo con fibra de carbono de vigas compuestas en forma de I con pocos refuerzos y placas ligeramente curvadas es efectivo, y la viga principal reforzada tiene una cierta potencial de carga.
4 Conclusión
Este artículo presenta varios métodos principales para fortalecer puentes antiguos, centrándose en la aplicación de materiales de fibra de carbono para fortalecer puentes antiguos. A través de ejemplos de refuerzo específicos, se muestra que los componentes de puentes reforzados con tela de fibra de carbono pueden mejorar en gran medida la resistencia a la flexión y al corte de las placas de vigas, mejorar la rigidez y ductilidad de los componentes del puente e inhibir el agrietamiento y reducir la deflexión. Creo que este nuevo material y nuevo proceso tendrán mayores perspectivas de aplicación después de más pruebas y mejoras en la práctica de ingeniería.
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