Reforço de pontes de betão

Visão geral do projeto

A Ponte do Rio Beichuan da CYTS é uma ponte rodoviária sobre o rio. O comprimento total da ponte é de 100,84 m, sendo uma ponte de vigas simplesmente apoiadas pré-fabricadas de 5 x 20 m, com um vão calculado de 19,5 m. O tabuleiro da ponte tem uma largura útil de 7 e o passeio é de 2 x 2,5 m. A carga de projeto da ponte é de vagão 1-20, a carga controlada é de reboque 1100 e a carga de multidão é de 3,5 kN/m. Pode-se observar na Figura 1 que a ponte está articulada por 2 placas laterais e 7 placas intermédias. As dimensões das placas intermédias e laterais são apresentadas nas Figuras 2 e 3. A ponte é uma passagem que liga os antigos e novos alojamentos para manter a vida normal dos residentes nos novos alojamentos. Foi decidido instalar as tubagens correspondentes ao longo das vigas laterais da ponte em ambos os lados do canal de aço para entrar na área residencial. A carga de cada lado da tubagem é simplificada por cálculo para uma carga uniforme q = 6 kN/m. É necessário calcular se a operação segura e normal da ponte cumprirá os requisitos após o aumento da carga. Caso contrário, é realizado o projeto de reforço.

Verificação da resistência da secção

O momento fletor no meio do vão do projeto de controlo é calculado através de um cálculo de = 2394 kN·m. Ignorando a influência das barras de aço estrutural, considerando que a ponte foi construída e operada durante um período de tempo, e considerando o factor de redução da capacidade de suporte da viga = 0,8, a capacidade de suporte da secção calculada do elemento de flexão Mj = 2303 kN·m é inferior a Mu2394 kN·m. Pode-se observar pelo cálculo que a capacidade de suporte da secção frontal da viga de betão da ponte não cumpre os requisitos de funcionamento normal e seguro, sendo necessário reforçar a capacidade de suporte à flexão da viga de betão.

De acordo com as exigências do proprietário e as condições do local, foi decidido utilizar CFRP para reforço.

Design reforçado com CFRP

A ponte é reforçada com fibra de carbono Horse e cola estrutural, ou seja, é colada uma camada de PRFC à base da viga de betão para melhorar a capacidade de suporte à flexão, e é adicionada uma ancoragem em U nos dois apoios e na secção central do vão. Após o cálculo, a área reforçada Af = 1054 mm² na secção transversal, e a capacidade de suporte transversal do elemento reforçado é Mj = 3060 kN·m > Mu = 2394 kN·m.

Efeito de reforço do CFRP

A ponte foi reforçada em estrita conformidade com a tecnologia de construção de vigas de betão armado em CFRP. Após a conclusão da construção do reforço, a ponte foi testada e verificou-se que a capacidade de carga da secção da ponte foi significativamente melhorada, o estado de tensões foi melhorado, as fissuras do betão na zona de tração foram reduzidas ou mesmo fechadas, e a estabilidade e durabilidade geral do corpo da viga foram melhoradas. Atualmente, o funcionamento da ponte está em boas condições, e não foram encontrados descascamentos ou desprendimentos do tecido de fibra de carbono, muito menos quaisquer problemas de segurança na condução.