Reforço de ponte pedonal de laje oca comum

Visão geral do projeto

O troço de Luzhou da Via Expressa Chengzi Luchi é a principal via entre Sichuan e Guizhou, com tráfego intenso e crescente desde a sua inauguração. Para facilitar a passagem dos moradores de ambos os lados da via rápida, foram construídas neste troço várias passadeiras de betão armado com lajes ocas.

Cheng, desde que o troço de Luzhou da Via Expressa Chengzi Luchi foi oficialmente aberto ao tráfego um ano depois, a agência de inspeção realizou a primeira inspeção regular das pontes sobre a linha. Verificou-se que os principais componentes da ponte pedonal no K248+115 apresentam grandes defeitos, que afetam o funcionamento da ponte ou a sua capacidade de suporte.

A ponte pedonal em K248+115 liga a fundação da casa do açúcar a Qinglongzui, com um comprimento total de 50 m. A disposição horizontal do tabuleiro da ponte é: 0,25 m (rede anti-arremesso) + 3,0 m (passeio do tabuleiro da ponte) + 0,25 m (rede anti-arremesso) = 3,5 m. A superestrutura é constituída por lajes ocas de betão armado comum de 2 x 20 m, com apoio simples, resistência de projecto do betão C3 0, construídas com elevação pré-fabricada. Os pilares da subestrutura utilizam pilares de gravidade para expandir a fundação. Os pilares são do tipo GJZ150x250x35, num total de quatro. Pilar tipo coluna, fundação alargada e apoios GJZ150x250x28 no pilar da ponte, num total de quatro.

Doenças e causas da superestrutura

Os principais defeitos e doenças da laje alveolar da superestrutura são os seguintes:

(1) Grande número de fissuras verticais em toda a ponte, na lateral da viga, com 240 fissuras, com um comprimento total de 96 m e uma largura máxima de 0,4 mm.

(2) Existe um total de 150 fissuras transversais na ponte, na base da viga, com um comprimento total de 150 m e uma largura máxima de 0,22 mm.

A laje alveolar da superestrutura produziu muitas fissuras verticais e transversais, e algumas delas ultrapassaram o limite. Isto pode dever-se a considerações de projeto inadequadas, controlo inadequado da construção, gestão inadequada da manutenção e envelhecimento do betão. A própria estrutura causou furos, lascamento e corrosão das barras de aço em diferentes graus. Estes defeitos reduziram a resistência do betão. Através de sondagens de campo, verificou-se que as barras de aço foram posicionadas incorretamente durante o processo de construção e estavam desviadas para a linha neutra.

Em síntese, sob a ação da carga, o momento fletor positivo do pavimento da laje alveolar no vão de L/4 a 3L/4 é grande, o que leva a fissuras estruturais e fissuras por tensão. Ou seja, durante a operação, a reserva de segurança antifissuras na direção da tensão de tração principal do fundo da viga é insuficiente, resultando num grande número de fissuras.

Main beam reinforcement plan

O principal objetivo do reforço é restaurar ou melhorar a capacidade de suporte e o desempenho de serviço da ponte o mais rapidamente possível, para que esta cumpra a norma de carga de "carga de aglomeração de 3,5 kN/m2" e, ao mesmo tempo, limite a largura da fissura da estrutura sob o uso de carga, garantindo fundamentalmente a segurança estrutural, melhorando a durabilidade dos componentes e prolongando a vida útil da ponte.

Para o reforço da ponte, a escolha final é colar laminado de fibra de carbono pré-esforçado.

Devido ao grande número de fissuras transversais na placa inferior da laje alveolar e à ampla gama de distribuição, o laminado de fibra de carbono pré-esforçado é colado. A aplicação de pré-tensão pode melhorar vários indicadores da estrutura durante a utilização normal, reduzir a largura da fissura ou forçar o fecho da fissura, e melhorar o desempenho mecânico da viga de placa. E o efeito da pré-tensão é equivalente à aplicação de uma carga inversa à viga de placa. Parte da força interna sob carga constante é compensada, o valor da tensão da armadura principal na zona de tração e a amplitude da tensão sob carga dinâmica são reduzidos, e o desempenho da estrutura à fadiga a longo prazo é melhorado. Após ser reforçada com este esquema, a viga da ponte pode não só cumprir os requisitos da norma de carga de projeto, mas também limitar o desenvolvimento de fissuras na ponte e melhorar significativamente a durabilidade da ponte. Como o próprio material de fibra de carbono é um material resistente à corrosão, a manutenção na fase posterior do reforço é menor, o que permite poupar custos de manutenção.

O custo do reforço de fibra de carbono pré-esforçada com laminado é quase o mesmo que o custo do reforço de chapa de aço. No entanto, por ser ativamente reforçado, a força de pré-tensão é aplicada à viga principal com placas de fibra de carbono para melhorar rápida e significativamente a deformabilidade da estrutura original, reduzir e fechar fissuras e aumentar significativamente a capacidade de carga da estrutura. Além disso, este método possui uma rápida velocidade de construção do reforço, o que permite concluir o reforço da viga principal num curto espaço de tempo, de modo a atingir o objetivo de abertura rápida do tráfego.

Reforçado com laminado de fibra de carbono pré-esforçado

O laminado de fibra de carbono utilizado para o reforço tem 50 mm de largura e 2 mm de espessura. Cada cinta de laminado de fibra de carbono pré-esforçado é composta por laminado de fibra de carbono de dupla camada. Cada laminado oco da ponte é provido de duas cintas de laminado de fibra de carbono pré-esforçado de dupla camada, com uma força de tração total aplicada de 400 kN, e a pré-tensão efetiva do laminado de fibra de carbono pré-esforçado é de 1000 MPa. Devem ser tomadas medidas de proteção correspondentes durante o processo de estiramento.

Para concluir

O laminado de fibra de carbono pré-esforçado de dupla camada melhora significativamente a carga de fissuração, a carga de escoamento e a capacidade de suporte final da estrutura reforçada. É muito adequado para o reforço à flexão de pontes, o que pode melhorar direta e eficazmente a capacidade de suporte estrutural. Apresenta vantagens excepcionais na supressão do desenvolvimento de fissuras e no aumento da capacidade de suporte à flexão dos componentes. Por conseguinte, a utilização de reforço laminado de fibra de carbono será cada vez mais favorecida pela comunidade de engenharia de pontes e vigas.