Reforço de grandes pontes de transporte

1.1 Visão geral da ponte

A composição do vão da ponte é de 14 m + 14 m + 14 m = 42 m, e a secção transversal do tabuleiro da ponte é de 2,0 m (passeio) + 26 m (vagão) + 2,0 m (passeio) = 30,0 m. A estrutura superior utiliza uma laje contínua de betão armado comum, e a construção da viga da laje é concluída por betonagem integral única no local sobre o suporte. Estão dispostas um total de 4 lajes ao longo da ponte, com uma espessura de 70 cm, uma largura superior de 750 cm, uma largura inferior de 450 cm e um comprimento do balanço de 150 cm. O betão utilizado é o C40, e as barras de aço são todas barras de aço de grau II.

O cais adota um cais de laje maciça em forma de lótus com uma espessura de 80 cm, uma largura superior de 250 cm e uma largura inferior de 100 cm. A tampa é uma estrutura retangular de betão armado com uma espessura de 150 cm. A estaca utiliza estacas escavadas com um diâmetro de 100 cm e é concebida com base em estacas de fricção. O encontro adota um encontro ligeiro de estacas-pilares com um diâmetro de 80 cm e um diâmetro de 100 cm para estacas de fricção. As subestruturas são todas feitas de betão C30, exceto as estacas, que são feitas de betão submerso C25.

O pavimento do tabuleiro da ponte tem a mesma espessura, com uma espessura de 10 cm e um espaçamento de 10 cm a 10 cm. O betão moldado no local do tabuleiro da ponte é betão impermeável C40.

1.2 Doenças das pontes

Antes do projeto de reforço da ponte, foi testada a condição da ponte. Os resultados dos ensaios mostram que as principais doenças da ponte atualmente são as fissuras transversais da viga da laje e a deflexão de parte do vão da ponte. Parte das juntas húmidas entre as lajes e vigas apresentava fissuras longitudinais, infiltração de água e betão pulverizado localmente. O pavimento do tabuleiro da ponte apresenta fissuras na malha e uma junta longitudinal longa, a junta de dilatação está bloqueada, a tira de borracha está parcialmente danificada e o betão na zona de ancoragem está fissurado. Na subestrutura, o corpo do pilar apresenta parcialmente alvéolos.

2.1 Projeto de reforço de ponte

De acordo com os resultados do cálculo da resposta estrutural dos veículos pesados que passam por baixo da ponte antes do reforço, pode-se observar que a capacidade de suporte das estruturas superior e inferior da ponte está longe dos requisitos. Para o reforço tradicional da viga da laje superior com secção transversal alargada (reforço por colagem de chapas de aço e reforço exterior pré-esforçado), nenhum deles consegue resolver eficazmente o problema da capacidade de suporte insuficiente das estruturas superior e inferior. Assim sendo, o plano de reforço da ponte consiste em aumentar os pilares provisórios.

2.1.1 Seleção do método de configuração de contrafortes temporários

Após a análise, quando veículos pesados atravessam a ponte, os principais itens de projeto de reforço de controlo são a força de reação de apoio da viga da laje no pilar central e a força resultante da força vertical na parte superior do pilar central. Para controlar a força de reação de apoio no pilar original sob o veículo pesado e a força vertical na parte superior do pilar, deve ser garantida a rigidez à compressão vertical do novo pilar de apoio temporário. Após o cálculo e a análise, decidiu-se adotar a forma de pilares de apoio temporários de betão, adotando pilares de 80 cm e pilares quadrados de 80 cm, e configurar duas fiadas de pilares de apoio para cada vão da viga da laje de 3# sob o modo de carga parcial.

2.1.2 Tratamento de suporte

Como os suportes originais da ponte são fornecidos com múltiplos suportes fixos e suportes simples, as lajes e vigas estão ligadas por juntas húmidas de betão moldado no local. Sob vários esquemas de configuração de contrafortes temporários, serão geradas cargas longitudinais e transversais excessivas no suporte original do pilar da ponte quando os veículos pesados passarem pela ponte. Este problema foi comparado e analisado através do programa de elementos finitos espaciais. Após a comparação dos resultados dos cálculos, verificou-se que, embora o valor numérico da força de reação vertical e horizontal fosse inferior ao do modelo de grelha, quando todos os 14 eixos dianteiros do veículo pesado se encontravam na ponte, os valores extremos longitudinais e laterais atingiram 921 kN e 269,4 kN, respetivamente. Assim, para garantir que os suportes não são danificados quando os veículos pesados passam pela ponte, alguns suportes fixos e suportes unidirecionais da ponte original devem ser substituídos temporariamente antes de atravessar a ponte.

2.1.3 Projeto de reforço da área de junta da viga de placa

O modelo de elementos finitos da entidade da ponte é estabelecido utilizando o programa de elementos finitos espaciais, e a força na área da junta da placa e da longarina sob a ponte é estudada. Sob a condição de substituição temporária do suporte da longarina da laje para aliviar as restrições longitudinais e laterais excedentes, quando todas as pontes de aço de 14 eixos estão sobre a ponte, o valor máximo do aumento da tensão transversal na parte inferior da área da junta da longarina da laje é de 5,06 MPa. De forma a auxiliar a força na zona da junta das vigas da laje, foram adicionadas divisórias transversais entre as vigas de 2#, 4# e as vigas de 3#, e as bielas de aço da secção foram adicionadas na zona entre as divisórias. Após o cálculo, o incremento de tensão do betão na área da junta original da viga da laje após a armadura do diafragma é reduzido para 2,49 MPa localmente, e o incremento máximo de tensão do diafragma transversal é de 3,72 MPa. Após a fissuração do betão do diafragma, a tensão de tração é transferida para a chapa de aço inferior e para as barras de aço longitudinais do diafragma.

2.2 Plano de reforço da ponte

Após os cálculos e a análise comparativa, são adotados os seguintes esquemas de reforço para a ponte:

(1) Reparar e tratar as doenças na zona da junta húmida da viga.

(2) Reforçar a viga de 3# adicionando contrafortes provisórios. Serão adicionados dois contrafortes temporários para cada vão, e os contrafortes temporários serão pilares de fundação e pilares expandidos.

(3) Instalar diafragmas de betão entre as vigas de laje de 2#, 4# e as vigas de laje de 3#, e instalar suportes de aço de secção na zona entre os diafragmas para suportar a resistência das placas de banzo das vigas de laje.

3. Processo de construção

(1) Selar e rejuntar as fissuras na zona da junta húmida da viga da laje, cinzelar e remover o betão envelhecido e solto na zona da junta para uma parte sólida e repará-lo com argamassa epóxi até ficar nivelado com a superfície original.

(2) Fundação de betão de contraforte temporário moldada no local e coluna de pilar de contraforte temporário.

(3) A plantação de reforço, a amarração de aço e a soldadura são realizadas em ambos os lados das vigas de 2#, 3# e 4#, e o betão autonivelante com peças transversais e barras de suporte de aço são instalados entre as vigas fundidas.

(4) Instale os macacos após nivelar a parte superior de cada pilar de suporte temporário. A força de elevação alvo de um único ponto de cada pilar de suporte é (200/2 kN, 600/2 kN, 600/2 kN, 600/2 kN, 500/2 kN, 500 kN/2,70/2 kN). Após a conclusão da elevação, a parte inferior da viga é copiada e o macaco é descarregado.

(5) Construção de proteção do leito do rio.

(6) Remover todos os pilares de suporte temporários e restaurar o pavimento do rio e a proteção da encosta em frente à plataforma.

4 Conclusão

No transporte real, o grupo de veículos de transporte de grande porte passou pela ponte com segurança e tranquilidade. Quando o equipamento passou pela ponte, a equipa profissional monitorizou a ponte e os resultados mostraram que a deformação da ponte e outros parâmetros eram basicamente consistentes com os cálculos teóricos. Após a passagem do equipamento, a equipa profissional inspecionou a ponte. Os resultados da inspeção mostraram que, desta vez, o equipamento principal passou pela ponte sem causar danos na ponte.