Fortalecimento de pontes

Visão geral do projeto

O projeto está localizado na Rua Huancheng, na cidade de Taiyuan, com um vão de viaduto de 726 m. A largura útil do tabuleiro da ponte é de 16,2 m, e a superestrutura é constituída por vigas caixão pré-esforçadas. A ponte foi aberta ao trânsito na década de 1990.

Após uma recente inspeção à ponte, verificou-se que a capacidade de carga da ponte diminuiu significativamente, o que começou a ameaçar o normal funcionamento da mesma. O governo determinou que se trata de um projeto de resgate de emergência e deve ser tratado de imediato. Ao mesmo tempo, exige-se que o tabuleiro da ponte esteja aberto ao tráfego durante o período de reforço.

Assim sendo, está previsto o uso da tecnologia de reforço de placas de fibra de carbono pré-esforçadas para completar o reforço estrutural.

Princípio do Processo

(1) A aplicação de pré-tensão em placas de fibra de carbono maximiza a elevada resistência à tracção do material de fibra de carbono. O princípio é semelhante ao da estrutura de vigas pré-esforçadas. Devido à pré-tensão aplicada previamente, o material sofre uma certa deformação inicial. Após a segunda tensão, a capacidade de deformação coordenada dos materiais de fibra de carbono e betão pode ser melhorada, melhorando a qualidade e o efeito do reforço.

(2) Ao aplicar pré-esforço, é possível gerar um momento de flexão de descompressão, que pode compensar grande parte da carga inicial, melhorar a capacidade de suporte da estrutura no período posterior, melhorar significativamente a resistência à fissuração da estrutura e limitar o aparecimento de novas fissuras, melhorar a rigidez e a resistência global do elemento e reduzir a deformação da deflexão do suporte.

(3) A deformação da placa de fibra de carbono ocorre por dois motivos: a deformação provocada pela pré-tensão e a deformação sob a carga externa. A deformação por cisalhamento do adesivo, que partilha as duas partes da deformação, é distribuída pelos membros. As duas extremidades e as posições intermédias do adesivo podem distribuir uniformemente a deformação por cisalhamento do adesivo e evitar danos por fragilidade.

(4) Para a estrutura de reforço proposta, de acordo com o desempenho mecânico e o espaço de instalação da estrutura de engenharia, a posição do reforço deve ser razoavelmente organizada, e a placa de fibra de carbono revestida com cola epóxi especial deve ser utilizada para pré-quadrar a tensão, reparar a deformação e fechar fissuras do componente e, em seguida, colar a placa de fibra de carbono na parte da placa inferior do componente para maximizar a capacidade de carga da estrutura.

Materiais de reforço de pontes

Placa CFRP pré-esforçada HM

Adesivo para placas de fibra de carbono HM-120cp

Parafuso de ancoragem química HM-200

Processo de construção

Desenho do esquema - preparação do local de construção - reparação e retificação do fundo da viga - medição do loft - perfuração e plantação do reforço - instalação da ancoragem - instalação da placa de fibra de carbono - placa de fibra de carbono esticada - revestimento da placa de fibra de carbono - camada de proteção do revestimento da escova da placa de carbono, ancoragem em ambas as extremidades da zona de ancoragem.

Conclusão

A utilização da tecnologia de reforço de placas de fibra de carbono pré-esforçada pode ser amplamente aplicada a diversos motivos, tais como danos na estrutura de betão, barras de aço corroídas, elevação de cargas, melhorias padrão, design e construção inadequados, alterações na função de utilização, etc. Para prolongar e melhorar ao máximo a vida útil e a capacidade da estrutura da ponte, melhorar a capacidade de carga da estrutura e permitir que a estrutura da ponte exerça requisitos de serviço mais elevados, as pontes acima devem ser reforçadas e reforçadas conforme necessário. Considerando que a utilização da tecnologia de reforço de placas de fibra de carbono pré-esforçada tem as vantagens de uma construção simples e de um baixo nível técnico, apenas a equipa de construção necessita de ter uma determinada tecnologia de aplicação de pré-tensão. Além disso, todo o processo de construção não requer o apoio de grandes equipamentos mecânicos e pode ser concluído utilizando apenas vários tipos de equipamentos pequenos, como berbequins elétricos, strass e macacos. Durante a construção do reforço da ponte, como não há necessidade de encerramento do tráfego, tal não afetará a passagem normal do tabuleiro da ponte e não causará pressão de congestionamento no tráfego local. Este artigo utiliza a análise de casos como método principal e resume as tecnologias relevantes para o reforço com placas de fibra de carbono pré-esforçadas. A prática demonstrou que a utilização do método de reforço com fibra de carbono pré-esforçada na base da viga pode melhorar significativamente a capacidade de carga da ponte, sendo que o processo construtivo apresenta um elevado custo-benefício, o que justifica a sua divulgação.