Placas de fibra de carbono pré-esforçadas

Visão geral do projeto

Visão geral da ponte

A ponte está localizada na Via Expressa Zhangshi, na província de Hebei. Trata-se de uma ponte de quatro tramos, de viga caixão de betão pré-esforçado contínuo, moldada in loco, numa estrada municipal diagonalmente à Via Expressa Zhangshi. A secção transversal projetada da ponte é de caixa simples e câmara dupla, com um vão de (16 + 20 + 20 + 16) m.

Processo de dano

A ponte atravessa a Via Expressa Zhangshi. A base das vigas da Via Expressa Zhangshi foi seriamente danificada devido aos múltiplos impactos de veículos ultra-altos na base da viga.

Avaliação de danos

Duas pernas de aço pré-esforçado na parte inferior esquerda da longarina do segundo vão da ponte romperam, e algumas barras de aço também foram danificadas. A área de dano foi de 1,5 m x 0,9 m. Existe também um grande poço com 10 cm de profundidade no meio do vão, mas as barras de aço não estão danificadas, como se pode ver na Figura 1.

Após a avaliação da ponte, concluiu-se que a altura livre sob a mesma necessita de ser aumentada para satisfazer os requisitos de espaço livre dos veículos da Zhangshi Expressway, mas a ponte não pode continuar a passar devido à presença de veículos de grandes dimensões, como camiões, na ponte danificada.

Após a avaliação, em outubro de 2011, uma empresa de projeto e desenvolvimento de engenharia realizou a melhoria geral da ponte, sendo que a altura média da melhoria foi de 51 cm. É possível permitir a passagem normal de veículos na Via Expressa Zhangshi, mas a passagem de veículos na ponte ainda é restrita.

Em 2012, de acordo com o projeto e cálculo de reforço, a empresa de projeto e desenvolvimento de engenharia realizou o reforço do corpo da viga da caixa lateral danificada e do tabuleiro da ponte.

Princípio de projeto de reforço

Da comparação económica entre a reconstrução e o reforço da ponte, o plano de tratamento do reforço é dominante. O projeto do reforço baseia-se ainda no princípio de que a posição da placa de fibra de carbono pré-esforçada reforçada coincide com os picos e vales do diagrama de momento fletor do corpo da viga, e a parte do momento fletor positivo da parte inferior da viga caixão é tensionada externamente pela fibra de carbono pré-esforçada. O reforço de tração da fibra de carbono mede a área do momento fletor negativo do pavimento da laje da ponte. O número de placas de fibra de carbono é determinado com base na substituição de arames de aço danificados com igual resistência. A quantidade de carga na ponte que cada feixe de placas de fibra de carbono pode suportar após a construção do reforço necessita de ser calculada e corrigida através de experiências.

Plano de projeto de reforço

Como os fios pré-esforçados danificados são os dois fios do lado esquerdo da base da ponte, 7 fios de chapas de fibra de carbono são esticados simetricamente para fora da metade esquerda da viga caixão no momento máximo positivo de flexão por vão. As especificações das chapas de fibra de carbono são CFP-50-1.4.

Sete feixes de placas de fibra de carbono são esticados simetricamente sobre o tabuleiro da ponte, com o momento fletor negativo a atuar na metade esquerda da parte superior do pilar do tabuleiro da viga-caixão. As especificações das placas de fibra de carbono são CFP-50-1.4 e a linha central da coluna simétrica do pilar.

Plano de construção de reforço

O processo de construção do reforço segue os desenhos de projeto e as especificações relacionadas, seguindo rigorosamente o princípio da recuperação máxima após o corte temporário do reforço devido à construção do reforço. Com base na melhoria da capacidade máxima de carga da ponte, cada processo é rigorosamente construído de acordo com as normas técnicas pertinentes. O reforço da ponte divide-se em: tração externa da placa de fibra de carbono na parte sob a ponte com momento fletor positivo e tração interna da placa de fibra de carbono na parte sob a ponte com momento fletor negativo (Figura 2). O plano de construção específico é o seguinte.

O processo de reforço da placa de fundo da viga-caixa é

Meça e pague → faça ranhuras na zona da placa de ancoragem de trabalho → faça furos e implante parafusos → reforce e cole a primeira camada da placa de ancoragem de trabalho → instale a âncora da ferramenta → instale a placa de fibra de carbono → aplique cola de aço na placa de fibra de carbono → tracione a placa de fibra de carbono Cole e fixe a segunda camada da placa de ancoragem de trabalho → complemente a placa limite fixa → remova a série de âncoras da ferramenta → preencha os poros da âncora de trabalho → escove a camada de material anticorrosivo.

O caudal do processo de reforço do tabuleiro da ponte é:

Medição e disposição da faixa de betão → cinzelamento do betão do tabuleiro da ponte e das barras de aço → medição e disposição → abertura de ranhuras na zona da placa de ancoragem de trabalho → perfuração e implantação de parafusos → reforço e colagem da primeira camada da placa de ancoragem de trabalho → instalação da âncora da ferramenta → instalação da placa de fibra de carbono → aplicação de cola de aço na placa de fibra de carbono → estiramento da placa de fibra de carbono → colagem e fixação da segunda camada da placa de ancoragem de trabalho → complementação da placa limite fixa → remoção da série de âncoras da ferramenta → enchimento dos poros da âncora de trabalho → escovagem da camada de material anticorrosivo → restauro da malha de aço do tabuleiro da ponte → vazamento do betão do tabuleiro da ponte → cura do betão do tabuleiro da ponte.

Observações finais

Neste processo construtivo podem ser adotados alguns procedimentos durante a construção.

1) A placa de fibra de carbono pré-esforçada aproveita ao máximo as características da fibra de carbono, tais como alta resistência, baixa deformação e resistência à corrosão;

2) Combinação de ancoragens de trabalho e ancoragens de ferramentas, fácil operação de processamento e funcionamento perfeito;

3) A parte pré-esforçada permanente ocupa menos espaço livre e não afeta o espaço livre sob a ponte.

4) O período de construção é curto e a estrada é praticamente ininterrupta, o que é adequado para zonas com tráfego intenso.