Engenharia de reforço de pontes

Introdução

O nível geral da tecnologia de reforço tradicional é relativamente atrasado, o método e o processo de construção são complexos e são necessários mais equipamentos, o que é limitado por fatores como o local.

Como tecnologia emergente, o método de reforço com fibra de carbono apresenta as vantagens de construção conveniente, resistência à corrosão, leveza, elevada resistência estrutural e ausência de aumento significativo do tamanho da estrutura. Além disso, através da análise técnica dos preços dos materiais, dos custos de operação e da manutenção da construção, podemos constatar que o betão reforçado com fibra de carbono apresenta uma excelente relação custo-benefício, tecnologia avançada e elevado conteúdo tecnológico. A tecnologia apresenta bons benefícios técnicos e económicos, ambientais e sociais, bem como uma forte competitividade.

Portanto, esta tecnologia tornou-se gradualmente a principal tecnologia de reforço. Combinada com a experiência prática da utilização de fibra de carbono para reforçar e reforçar a Ponte East Wei Gezhuang, foram analisados os materiais, a tecnologia de construção e o desempenho da aplicação.

Visão geral do projeto

A Ponte East Wei Gezhuang está localizada no Condado de Xianghe, cidade de Langfang, província de Hebei. Concluída em 1971, atravessa o rio Chaohe. A ponte tem 229,64 m de comprimento, 11,8 m de largura, um total de 16 furos e uma abertura de 14,1 m. A parte superior é uma viga em T e a parte inferior é um encontro tipo estaca. O projeto alargou e reforçou a ponte, e aumentou o padrão de carga de vapor -13 toneladas, suspenso -20 toneladas para vapor -20 toneladas, suspenso -100 toneladas. Entre eles, a fibra de carbono é utilizada para o reforço da viga em T, sendo que o efeito de deteção é bom.

Breve introdução à tecnologia de reforço de fibra de carbono

O reforço de fibra de carbono é uma tecnologia de reforço totalmente nova que resolve eficazmente os defeitos em métodos de reforço, como grandes secções de betão. A fibra de carbono tem uma forma muito fina, 100 vezes mais fina que um cabelo humano, e a sua densidade é menor que a do aço, mas a sua resistência é maior que a do aço. Em utilização, a resistência à tracção máxima da fibra de carbono pode chegar a 9 vezes a do aço. Esta característica de alta resistência, alta elasticidade e resistência à corrosão é bem aplicada na construção e possui também flexibilidade. A fibra de carbono pode ser processada, mesmo após o reforço da superfície, existindo uma área desequilibrada, pode ser aderida como um todo. Para além destas vantagens, a fibra de carbono é também um material mais leve. Após a colagem, o peso por metro quadrado é inferior a 1 kg e a espessura é inferior a 1 mm, e o tamanho e o peso da estrutura original não serão aumentados após o reforço. Comparada com a secção de betão armado tradicional ou betão reforçado com aço, a construção em fibra de carbono é simples, reduz a taxa de utilização do espaço, não há necessidade de reforçar as instalações fixas no local e a qualidade da construção é superior. Durante a construção, o tamanho e a espessura da estrutura não aumentam, e a durabilidade é boa. A aplicação deste método de reforço estrutural pode aumentar a vida útil dos edifícios, pelo que este material é utilizado em diversas indústrias.

Materiais reforçados com fibra de carbono

Sistema de reforço em CFRP

Sistema composto por polímero reforçado com fibra de carbono (CFRP) ligado externamente para reforçar estruturas de alvenaria, betão, aço e madeira.

Envoltório CFRP para Cavalos

Tecido em CFRP para Cavalos

Ficha de CFRP para Cavalos

Primário de Fibra de Carbono para Cavalos

Autocolante de Nivelamento para Cavalos

Autocolante de Fibra de Carbono para Cavalos

Autocolante Tira de CFRP para Cavalos

Tira de Fibra de Carbono para Cavalos

Reforço em fibra de carbono

O reforço de flexão da viga principal da viga T da ponte utiliza chapas de fibra de carbono de 18x1800 (cm) e 18x400 (cm) para a compressão do momento fletor da viga principal que atravessa a viga central. Um arco em forma de U com 12 cm de largura é instalado em cada extremidade de cada camada para fixar a chapa de fibra de carbono.

O esquema de reforço de cisalhamento da viga principal da viga T da ponte começa a ser reforçado junto ao fulcro. É adicionado um arco exterior em forma de U com uma chapa de fibra de carbono de 20 cm de largura, e uma viga principal é dotada de 12 canais. As almas na extremidade de cada viga principal são constituídas por braçadeiras exteriores transversais em forma de U com 20 cm de largura.

Processo de construção de reforço de fibra de carbono

O processo de construção do reforço e reforço de fibra de carbono é o seguinte: tratamento superficial do elemento da viga → tratamento de base → primário → raspagem e nivelamento do material → uma camada de resina de impregnação → colagem da folha de fibra de carbono → aplicação de uma camada de resina de impregnação → manutenção → revestimento protetor

Análise de contraste e comparação de reforço de fibra de carbono

Os dados de teste antes e depois do reforço da ponte revelaram que os dados de carga dinâmica e estática da ponte reforçada pela tecnologia de reforço de fibra de carbono foram significativamente melhorados, e o efeito do reforço da ponte foi óbvio. O processo de construção com reforço de fibra de carbono e tecnologia de reforço é simples, pode ser operado com pequenas ferramentas elétricas, requer menos pessoal, tem um curto período de construção e tem um progresso rápido. Pode ser construído sem interromper o tráfego e é menos afetado pelo ambiente. Assim, encurtando significativamente o período de construção da construção manual, o que tem benefícios sociais e económicos muito bons. A utilização deste método pode aumentar significativamente a vida útil da construção e reduzir o custo do reforço. Por conseguinte, é adequado para o reforço de pontes e reparação de fissuras em pontes onde os danos no corpo da ponte não são graves, o período de construção é curto e o volume de tráfego é grande.

Conclusão

Com o avanço dos tempos, da ciência e da tecnologia, e o desenvolvimento da indústria dos transportes da China, algumas pontes antigas deixaram gradualmente de satisfazer as necessidades do desenvolvimento dos transportes modernos devido ao mau estado de conservação ou ao aumento da carga, e não conseguiram implementar os requisitos nacionais de protecção ambiental e de poupança de energia. O reforço prolongou a sua vida útil, tornando a manutenção e o reforço da ponte antiga muito extensos. Ao mesmo tempo, devido às limitações do método tradicional de reforço de betão armado, o reforço de fibra de carbono, com o seu excelente desempenho, desempenhará certamente um papel fundamental no futuro reforço de pontes.