Fortalecimento de pontes

A tecnologia de reforço e reparação com polímero reforçado com fibra de carbono (envoltório de CFRP) é um novo tipo de tecnologia de reforço estrutural. Refere-se à utilização de adesivos de resina de alto desempenho para colar tecido de fibra de carbono à superfície dos componentes estruturais dos edifícios, de modo a que ambos trabalhem em conjunto para melhorar a capacidade de suporte dos componentes estruturais (flexão, cisalhamento), de modo a atingir o objetivo de reforçar e reforçar o edifício.

1 As vantagens mais evidentes da tecnologia de reforço de invólucro em CFRP são as seguintes:

(1) Alta resistência, alta eficiência, ampla aplicabilidade e fácil garantia de qualidade. Atualmente, a resistência à tração dos materiais de fibra de carbono é mais de dez vezes superior à do aço comum.

(2) A construção é conveniente, a eficiência do trabalho é elevada, não há operação húmida, não são necessários acessórios no local e a construção ocupa menos terreno.

(3) Os materiais de fibra de carbono apresentam uma boa resistência à corrosão e durabilidade. Após o reforço e reparação, o peso da estrutura original e o tamanho dos componentes originais não aumentam, nem têm de ser mantidos. A decoração exterior não é afetada.

2 Tecnologia da Construção

2.1 princípio de reforço

O princípio do reforço de CFRP é utilizar a elevada resistência à corrosão do CFRP para colar CFRP na superfície dos elementos de betão das pontes com resina adesiva especial ou resina impregnada. Após a cura, o CFRP forma um novo complexo de tensões e atua em conjunto com o componente original, desempenhando assim um papel de reforço. (Fibras de carbono contínuas de alta resistência ou elevado módulo de elasticidade, dispostas em feixes num só sentido, impregnadas com resina epóxi ou curadas sem resina)

2.2 procedimento de construção

Tratamento da superfície dos componentes - aplicação de resina base, aplicação de cola niveladora para nivelamento, colagem de tecido de fibra de carbono e cola de ligação para infiltrar completamente o tecido de fibra de carbono - camada de reforço da camada protetora exterior. Tomemos como exemplo o reforço de vigas de betão:

1) Tratamento superficial das vigas de betão. Limpe a superfície da viga até que a camada de betão fresco da estrutura fique exposta e repare a depressão com argamassa polimérica.

2) Aplicação de primário, nivelamento e adesivo de fibra de carbono. O objetivo é reforçar a ligação entre o PRFC e a superfície de betão.

3) Envoltório de fibra de carbono colada. Utilize o rolo para espalhar uniformemente a resina de impregnação na superfície da viga e cole o tecido de fibra de carbono.

4) Proteção da superfície. Uma camada de resina base é aplicada sobre a superfície do tecido de fibra de carbono. Após a secagem da resina base, é aplicada argamassa de cimento para proteger a camada superficial. A espessura da camada superficial não é inferior a 20 mm.

2,3 pontos de atenção na construção

1) A flexão da chapa de fibra de carbono ao longo da direção da fibra levará à concentração de tensões e à rutura da fibra, afetando a sua resistência. A aderência dos cantos da chapa de fibra de carbono deve ser biselada e polida em arco, com um raio de arco não inferior a 20 mm. O método de reforço com fibra de carbono é descrito. Aprimore a força aplicada pela engenharia de reforço.

2) O comprimento de sobreposição do CFRP não deve ser inferior a 100 mm ao longo da direção de tensão do CFRP, e o CFRP longitudinal deve estender-se até à borda do suporte e ser ancorado com um arco em forma de U do CFRP para reduzir a concentração de tensão do CFRP.

3) A camada adesiva não deve ser demasiado fina, a sua espessura média não deve ser inferior a 2 mm; a bolha de ar entre o CFRP e a superfície do betão deve ser totalmente extrudida.

4) O tamanho real do adesivo do CFRP não deve ser inferior à quantidade de projeto, e o seu desvio de posição não deve ser superior a 2 cm em circunstâncias normais; a área adesiva efetiva total não deve ser inferior a 95%.

5)O tecido de fibra é um material condutor, e a folha de fibra de carbono deve ser mantida afastada de equipamentos elétricos e fontes de alimentação durante a construção.

3 projeto

3.1 visão geral do projeto

A ponte sobre o rio Pu foi aberta ao tráfego em Dezembro de 1989 e está em funcionamento há quase 20 anos. A ponte foi concebida para ser uma viga T de betão pré-fabricado de 12 x 20 m, com cada vão composto por 5 vigas T, com um comprimento total de 244,64 m. Os principais parâmetros são: altura da viga T h = 1300 mm, largura b = 180 mm, a = 15 mm, As = 5080 mm², FY = 300 N/mm², FC = 11,9 N/mm², FTK = 1,78 N/mm². Após inspeção no local e cálculos teóricos, a ponte não cumpriu os requisitos e necessita de reforço. Após a argumentação dos especialistas, os parâmetros da armadura de betão são os seguintes: NCF = 2, TCF = 0,111 mm, Ecf = 250 GPa, fcfk = 2000 MPa, WCF = 180 mm, SCF = 100 mm, HCF = 300 mm. O modo de armadura é a colagem em U, o coeficiente de cisalhamento da armadura de CFRP é de 0,85 e a forma de carga é a carga uniforme.

3.2 As comparações dos resultados dos cálculos da capacidade de suporte da secção normal antes e depois do reforço são apresentadas na Tabela 1. As comparações das frequências antes e depois do reforço são apresentadas na Figura 1.

Comparação da capacidade de suporte da secção normal antes e depois do reforço

4 Conclusão

Como se pode observar na Tabela 1, a capacidade de flexão da secção reforçada aumentou 14,3%. O efeito construtivo deste projeto é bom, não existem problemas de qualidade, a prática comprovou que as vantagens da tecnologia de estrutura reforçada com fibra de carbono são óbvias e a perspetiva de aplicação é promissora.