Reparação de fissuras em pontes

Projeto

Após a entrada em funcionamento de uma determinada via rápida durante um período, devido ao rápido crescimento do tráfego local e à carga pesada de veículos, surgiram muitas fissuras no pavimento do tabuleiro da ponte e na base da laje durante a utilização da ponte. A ponte foi concebida com duas pontes esquerda e direita abertas ao tráfego, cada uma com 19 vãos. As duas pontes esquerda e direita são pontes recentemente construídas, a estrutura superior adota uma estrutura de laje oca de betão armado e a estrutura inferior adota pilares de estacas-coluna. O esquema das pontes esquerda e direita está detalhado na figura. A carga de projeto da ponte é de vapor-20 e pendurada-100; o ângulo de inclinação da ponte esquerda é de 12°, o ângulo de inclinação da ponte direita é de 0°; a combinação do vão da ponte é de 19 × 15,4m; a largura total do tabuleiro da ponte é de 21m.

Investigação de doenças

Durante a operação e utilização da via rápida, devido à influência da carga de veículos e de fatores climatéricos na estrutura da ponte, as inspeções diárias revelaram que a ponte apresentava diversas doenças. Entre elas, as fissuras são as mais graves.

Através de investigações detalhadas no local, o pavimento do tabuleiro da ponte, a base da laje, a viga de cobertura e outras partes apresentaram diversas doenças, bem como infiltrações de água e danos no betão nas extremidades das vigas, juntas de articulação e vãos. Após uma inspeção detalhada da aparência, foram encontrados os seguintes problemas:

(1) Foi encontrado um grande número de fissuras na camada do pavimento e na parte inferior do tabuleiro da ponte, principalmente fissuras longitudinais ao longo das juntas de charneira, e existe uma tendência para uma expansão adicional, sendo necessário tratamento de reforço.

(2) Existem danos no betão, ferrugem no aço e um grande número de fissuras no meio da ponte e nas extremidades das vigas, o que terá um grande impacto na estabilidade da estrutura da ponte.

(3) Existe infiltração de água nas juntas de articulação da laje oca de betão armado da ponte, resultando no fenómeno de dilatação corroída e barra exposta na viga de cobertura, o que terá um certo impacto na capacidade de suporte da ponte.

O princípio básico do reforço de fibra de carbono

Utilizando a tecnologia de reforço de fibra de carbono, o material de resina epóxi é primeiramente aplicado na superfície da estrutura de betão para a colagem de tecido de fibra de carbono. A resina e os materiais no interior do betão combinam-se para formar uma substância de ligação, que combina o tecido de fibra de carbono e o betão como um todo, fortalecendo a estrutura da ponte. O tecido de fibra de carbono possui uma elevada resistência e módulo de elasticidade, o que pode compensar eficazmente a resistência à tracção insuficiente das estruturas de betão armado. Além disso, quando o tecido de fibra de carbono é sujeito a stress térmico, o stress térmico gerado é muito inferior à sua resistência máxima (3400MPa), e o efeito é pequeno. O tecido de fibra de carbono é colado à superfície de tração da estrutura de laje oca de betão armado da ponte para formar um todo com a estrutura da ponte e suportar conjuntamente a força externa, o que pode reduzir eficazmente o stress da barra de aço, suprimir eficazmente as fissuras e fortalecer a estrutura da ponte.

Pontos-chave da tecnologia de construção para o reforço de fibra de carbono

Formular um plano de reforço em fibra de carbono

As partes fissuradas da ponte neste projeto concentram-se principalmente no pavimento do tabuleiro, na base da viga e nas juntas de articulação. Combinado com os danos nos componentes da ponte, a resina epóxi e o tecido de fibra de carbono são selecionados de acordo com os requisitos de construção, e a inspeção de qualidade é realizada. Todos os indicadores podem ser utilizados apenas se cumprirem os requisitos. O projeto foi concebido para colar tecido de fibra de carbono na base da placa oca e colar cordão de tecido de fibra de carbono nas duas juntas de tecido de fibra de carbono. De acordo com a investigação dos danos na ponte, o foco está no reforço da posição do meio do vão da ponte. O plano de reforço específico é apresentado na Figura 1.

Tratamento de superfície de componentes de betão armado

Se existirem defeitos na superfície dos elementos de betão armado da ponte, limpe todas as fissuras frágeis e partes soltas. As barras de aço expostas são tratadas com antiferrugem e as fissuras na superfície do betão são reparadas. As fissuras com uma largura igual ou superior a 0,20 mm são reparadas com resina epóxi. As fissuras abaixo de 0,20 mm são tratadas com resina epóxi.

Tratamento de base

Utilize argamassa mais resistente do que o betão da estrutura da ponte para reparar as partes danificadas e garantir que a superfície da estrutura está plana e limpa. A superfície da peça reforçada deve ser polida e a superfície do betão deve ser completamente limpa após o polimento para garantir o efeito de pasta.

Aplique o agente de interface inferior

Aplique resina epóxi TP na superfície da estrutura de betão tratada, e a resina penetra na estrutura de betão e combina-se com o betão como um todo, suportando a força em conjunto.

Reparação de defeitos superficiais de componentes de betão

Se ainda existirem defeitos parciais na superfície do componente de betão após a aplicação do agente de interface inferior, utilize massa epóxi para reparar o defeito. Após a conclusão da reparação, utilize lixa para polir as linhas ásperas e as partículas finas na superfície do betão, de modo a garantir que a superfície fica lisa e uniforme.

Colar pano em fibra de carbono

Aplique uma camada de resina epóxi na superfície do betão, cole o pano de fibra de carbono na superfície do betão e, em seguida, aplique uma camada de resina no pano de fibra de carbono para garantir uma aderência firme.

Manutenção e revestimento de superfícies

Após a colagem, o tecido de fibra de carbono deve ser curado em condições naturais durante cerca de 10 dias para garantir o efeito de colagem. Para melhorar ainda mais o efeito do reforço em fibra de carbono, a superfície é pintada após a conclusão da manutenção, o que proporciona um efeito de reforço e melhora ainda mais o efeito de reforço da ponte.

Resumir

Ao utilizar a tecnologia de reforço de fibra de carbono para reforçar a laje oca de betão armado da ponte, é demonstrado que, após o reforço, o desempenho dinâmico da ponte é efetivamente melhorado e as fissuras da ponte são efetivamente reparadas.