Reforço e reparação de vigas

Visão geral do projeto

Ponte da Linha Direita Weihe Ky140+742.3 da Ferrovia Jiaoji, com um vão de 9 a 31,7 m em viga de betão armado (altura baixa) e um comprimento total de 306 m. As chapas de banzo e as almas do corpo da viga T apresentam fissuras transversais e longitudinais que variam entre 0,05 a 1,5 mm, com penetração vertical e transversal. As fissuras apareceram nas vigas L/4-L/3 e na posição intermédia do vão, com a placa inferior a penetrar e a estender-se basicamente até à alma e à raiz da alma. Após a inspeção pela unidade de projeto e pela Estação de Supervisão da Qualidade, foi confirmado que a ponte pode continuar a ser utilizada na condição de manutenção e reforço. Assim sendo, a viga de 9 furos da ponte foi reparada e reforçada. A fissura foi reparada num comprimento de 3000 m, foram colados 6000 m de invólucro de CFRP e colados 200 m de chapa de aço.

Princípios e medidas de reforço

Fissura longitudinal

(1) Para fissuras longitudinais e fissuras em rede <0,1 mm, utilizar cola estrutural para o revestimento superficial para selar as fissuras. As fissuras em rede são seladas com cola estrutural na superfície e é aplicada uma camada de envoltório de fibra de vidro. O comprimento do invólucro de fibra estende-se por 1 m para fora de ambas as extremidades da malha e por 1 m de cada lado da malha.

(2) Para fissuras longitudinais de 0,1 mm a < fissuras ≤ 0,2 mm, utiliza-se o método de injeção a vácuo "Bike" para o enchimento e selagem, e são coladas duas camadas de invólucro de fibra de vidro. Cole duas camadas de envoltório de CFRP horizontalmente na ferradura da viga T e uma camada de envoltório de CFRP longitudinalmente. O comprimento do invólucro de fibra estende-se por 1 m a partir de ambas as extremidades da fissura e por 1 m em ambos os lados da fissura. A largura do invólucro de fibra da ferradura deve envolver os cantos internos de ambos os lados da ferradura.

(3) Para fissuras longitudinais ou diagonais > 0,2 mm, o invólucro de fibra de vidro utilizado nas medições de tratamento do Artigo (2) deverá ser substituído por invólucro de CFRP, sendo os restantes os mesmos.

(4) Após a colagem do envoltório de fibra, aplique cola estrutural no exterior para evitar o envelhecimento e tente combinar a cor da decoração após o envoltório de fibra com a cor original da ponte.

Fissura transversal

(1) Para fissuras sem vão. Tendo em conta os fatores que afetam as forças estruturais, após a aplicação do rejuntamento pelo método "Bike", são coladas duas camadas de manta de CFRP na placa inferior na direção vertical da fissura. O comprimento da manta de CFRP é de 2 m ao longo de cada lado da fissura, a largura é de 0,5 m e o espaçamento líquido é de cerca de 0,8 m, em disposição de tiras. A alma é colada com duas camadas de manta de CFRP ao longo do ângulo de 45 graus da fissura, estendendo-se até à raiz. A face exterior da manta de fibra é revestida com uma camada de cola estrutural para evitar o envelhecimento e é decorada para garantir que a cor da decoração é consistente com a cor do betão da ponte.

(2) Fissuras a meio do vão. Após a aplicação do betumagem pelo método "Bike", parte do betão foi removido da placa inferior e uma camada de chapa de aço 16Mn com 8 mm de espessura foi colada à superfície do betão para reforçar as fissuras verticais pelo método de injeção. O comprimento da chapa de aço é recolhido em 1 m ao longo de ambos os lados da fissura até ao ponto de alteração da secção transversal, a largura é de 0,5 m, o espaçamento livre é de 0,75 a 0,8 m e está disposta em tiras. Após a colagem, a chapa de aço é nivelada com o betão. A alma é colada com duas camadas de invólucro de CFRP ao longo do ângulo de 45 graus da fissura, estendendo-se até à raiz. Aplique cola estrutural na superfície do invólucro de fibra e da chapa de aço e faça um tratamento decorativo para garantir que a cor da decoração é consistente com a cor do betão da ponte.

Processo de tratamento de fissuras

Processo de tratamento de fissuras de selagem de superfícies

As fissuras são seladas à superfície com cola HM-9. A cola é composta por resina epóxi modificada e agente de cura, que considera principalmente a durabilidade da vedação das fissuras e os requisitos de resistência aos raios UV. Para fissuras com uma largura de junta inferior a 0,1 mm, aplique cola para microfissuras uma vez e, em seguida, sele a junta com cimento de resina epóxi modificado. A espessura da cola não deve ser inferior a 0,1 mm e a largura não deve ser inferior a 25 mm. O processo básico de construção é o seguinte: tratamento da superfície do betão (limpo e seco), revestimento e infiltração de cola para microfissuras, selagem com cimento de resina epóxi, pintura com cola para microfissuras e verificação da qualidade da selagem.

Tecnologia de construção de betumagem

Verifique a presença de fissuras, o tratamento da superfície das fissuras, a aplicação de pasta no assento de injeção, o fecho das fissuras e a injeção da cola de betume HM-120L.

Limpe a ferramenta de injeção com acetona.

Cura e cura dos materiais de injeção: Geralmente, o material pode endurecer por si só após 10 a 24 horas. Retire o assento de injeção após o endurecimento.

Verifique o efeito do rejunte: utilize testes de infiltração de água, ondas ultrassónicas e amostragem por perfuração de núcleo para testes comparativos.

Envoltório de CFRP unidirecional de colagem externa

Tratamento e limpeza do substrato de betão. Revestimento da resina base. Reparação da superfície adesiva incompleta. Aplicação de filme plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). Conservação.

Processo de construção de chapa de aço colada

Tratamento da superfície da base de betão da viga, perfuração de instalação de posicionamento de chapa de aço, ajuste da folga, disposição de tubos de ar, furos de injeção, vedação em torno da chapa de aço, cola de vedação, fuga de cola estrutural, deteção de cura de tambor oco, aceitação de camada protetora de argamassa de 5 mm.

Conclusão

Após a conclusão da construção da ponte, as fissuras reparadas foram inspecionadas por ultrassons e foi adotada a amostragem por perfuração de testemunho para inspeção. Não foram encontradas fissuras não preenchidas. O abastecimento de água na parte superior da longarina foi interrompido durante 24 horas e não foi encontrada infiltração de água no corpo da longarina. Atualmente, a velocidade operacional da ponte no local atingiu os 100 km/h após o reforço. Após um mês de observação contínua, a longarina cumpre plenamente os requisitos de utilização.

Este método é simples de construir, mas exige que a equipa de construção seja cuidadosa e não descuidada, caso contrário, as fissuras não poderão ser preenchidas e o invólucro de CFRP não poderá aderir firmemente. É bastante eficaz utilizar os métodos de reforço acima referidos para alguns pilares de pontes que estão em uso há muito tempo, mas ainda não atingiram o ponto de eliminação e foram danificados acidentalmente ou por sismos durante o processo de construção.

Após o sismo de Wenchuan, a 12 de maio de 2008, após os pilares e longarinas da ponte ferroviária do ramal de Guangyue terem sido danificados, este método foi utilizado para reforçar as fissuras das vigas e longarinas na engenharia de emergência, obtendo bons resultados. No resgate e reforço de 6 pontes no ramal de Guangyue, foram concluídos um total de 5.310 kg de cola para selagem de fissuras, 1.700 m de reforço de invólucro em CFRP e 40 m de cola de aço.