Requalificação do viaduto de Gulou

Visão geral do viaduto

O Viaduto Gulou é um nó de três andares localizado no cruzamento da Rua Xinhua com a Rua Zhelimu, em Hohhot. É composto por sete troços, distribuídos por quatro linhas principais e três rampas. O nível de carga projetado é de 20 toneladas a vapor e 100 toneladas a vapor, e o tráfego diário é intenso.

A ponte foi construída em 1997 e está em serviço há mais de 20 anos. Uma inspeção de segurança à estrutura da ponte em 2012 constatou a existência de fissuras diagonais nas extremidades das almas de algumas lajes e vigas, sinais de infiltração de água entre as vigas, fissuras e lascamento do betão, corrosão exposta das barras de aço, fissuras nas cavidades e ranhuras do tabuleiro e problemas de fissuração lateral. Uma das linhas principais do pavimento da viga caixão contínua pré-esforçada apresentava fissuras em rede, sendo que algumas das fissuras ultrapassavam o limite, o que foi classificado como não qualificado. A viga caixão contínua deve ser reforçada para melhorar a sua capacidade de carga e cumprir os requisitos de capacidade de carga do projeto original.

Solução

O fenómeno de pré-esforço insuficiente desta ponte manifesta-se pela existência de fissuras em rede de grandes dimensões na base da longarina contínua, e a largura das fissuras transversais excede em grande parte o limite de largura de fissura especificado no código. Na junção da alma exterior com a placa inferior da longarina, surgiu uma fissura em forma de "L", e a largura da fissura excedeu em grande parte o limite de largura de fissura especificado no código (ver Figura 1).

Estalido

Considerando vários fatores, decidiu-se adotar o método de colagem de placas de fibra de carbono pré-esforçadas na parte inferior de cada viga caixão contínua pré-esforçada para reforço.

O método de construção com reforço de placa de fibra de carbono pré-esforçada pertence ao método de reforço exterior pré-esforçado, que é um método de reforço de alta qualidade baseado no conceito de betão armado pré-esforçado. Pode tirar partido das características dos materiais de fibra de carbono, tais como leveza, alta resistência, resistência à corrosão, etc. Apresenta ainda as vantagens de uma operação de construção simples, alta velocidade de construção, fácil garantia de qualidade, belo efeito de reforço, boa durabilidade e baixo custo de manutenção na fase posterior.

Processo de construção

１　Reparação de injeção de rachaduras

Antes de tensionar a placa de fibra de carbono pré-esforçada, as fissuras da malha e as fissuras em "L" na superfície de cada viga-caixão do vão devem ser fechadas e reparadas. A ponte utiliza infusão automática a baixa pressão para fechar as fissuras estruturais. Após remover o pó e outros detritos presentes na superfície do betão e nas fissuras, instale o bico de betumagem a intervalos de 25 cm (ver Figura 2) e, em seguida, feche as fissuras fora do bico de betumagem (ver Figura 3).

Instalar o bico injetor

Fissura fechada

Após o endurecimento do material de selagem, insira um dispositivo de infusão e observe o volume de colóide no dispositivo até que este deixe de encolher, indicando que a fissura foi preenchida ou que o agente líquido solidificou, e a infusão pode ser interrompida (ver Figura 4). Quando o adesivo atingir o tempo de cura, a sede do bico de betumagem pode ser removida e o material de vedação pode ser removido.

injeção de crack

2 Nivelamento do betão na base da viga

Como a estrutura original de dois vãos, sem pré-esforço, da ponte neste projeto tem pré-curvatura, e ambas são superiores a 5 cm, é impossível executar diretamente a construção da placa de fibra de carbono, sendo que a pré-curvatura da base da viga necessita de ser tratada. Após uma análise abrangente, considerando o custo e os requisitos técnicos, o betão autonivelante de pedra fina foi finalmente utilizado para nivelar a base da viga. Para que a superfície inferior da viga original e o betão autonivelante de pedra fina recentemente lançado fiquem firmemente aderidos, a superfície inferior da viga original necessita de ser cinzelada (ver Figura 5). Antes da execução da cofragem, verifique se a armadura plantada está firme e fiável (ver Figura 6 e Figura 7). A esponja de dupla face é utilizada para selar firmemente a cofragem durante a instalação, de modo a garantir que o processo de betonagem da argamassa autonivelante não provoque expansão e vazamento (ver Figura 8). O processo de betonagem deve ser executado em simultâneo, sendo que o tempo de repouso da construção não deve exceder as 2 horas.

Cinzelamento da viga original

ancoragem com HM-500

3. Instalação da placa de fibra de carbono pré-esforçada

3.1 Posicionamento

Antes de instalar a ancoragem, é necessário utilizar um detetor de varões de aço para detetar a localização da malha de aço original e determinar a posição de instalação da ancoragem. Em seguida, meça a distância central entre a extremidade fixa e a cavidade da extremidade de tração, marque com precisão a localização do orifício da ancoragem e destaque a linha central e a linha de bordo da placa de fibra de carbono, a linha de bordo da ancoragem e a linha central do cordão.

3.2 Ranhuramento e perfuração

Após a conclusão do trabalho de posicionamento, utilize a máquina de corte para cortar o sulco da ancoragem de acordo com a posição de lofting e repare-o e alise-o com argamassa de reparação. Perfure os furos de ancoragem química de tração, de extremidade fixa e de cordão de acordo com os furos de ancoragem marcados e limpe os furos de ancoragem (consulte a Figura 9).

3.3 Fixação da âncora

Instale o parafuso de ancoragem do suporte da âncora antes da plantação, limpe a parede do buraco com acetona ou álcool isopropílico antes da plantação e não perturbe até 12 horas após a plantação. Instale e fixe o suporte da âncora nas extremidades de tensão e fixação para garantir que os blocos de ancoragem nas extremidades de tensão se podem mover livremente para a frente e para trás.

3.4 Instalação e tensão da placa de fibra de carbono pré-esforçada

Instale a placa de fibra de carbono no suporte em ambas as extremidades e instale o parafuso de alta resistência, a anilha, a porca, o bloco e o macaco em sequência na extremidade de tensão. A direção da força do macaco deve coincidir com a linha central da placa de carbono, e a preparação está pronta para a pré-tensão (ver Figura 11).

Pré-tensionamento de placa de fibra de carbono

Após a remoção da pré-tensão, aplique o primário na superfície de base limpa. Aplique o adesivo estrutural especial uniformemente na superfície da placa de carbono (ver Figura 12).

Aplique cola para placas de fibra de carbono

O tensionamento formal subsequente é realizado passo a passo, mantendo cada tensão durante 3 a 5 minutos, registando simultaneamente a força de tração e o alongamento correspondentes e, em seguida, a tensão mais baixa. Após a tensão estar concluída, aperte a porca, retire o macaco, corte o parafuso de tensão excessivamente longo e pressione a placa de carbono para a aliviar ligeiramente, limpando a cola estrutural extrudida da borda da placa de carbono.

sistema de placas CFRP de pré-esforço

Por fim, a ancoragem é selada e protegida, e a superfície da placa de carbono é protegida. A instalação da placa de fibra de carbono pré-esforçada está concluída (ver Figura 13).

Proteção de superfície de placas de carbono pré-esforçadas

Resumo

A utilização da tecnologia de painéis de fibra de carbono pré-esforçada para reforçar vigas de pontes apresenta inúmeras vantagens. O período de construção é curto, os danos secundários na viga são mínimos, o material é leve, a carga sobre a viga é pequena, a qualidade da construção é fácil de controlar, além de ser económica e amiga do ambiente.