Fortalecimento e reparação de pontes

Projeto

O vão de uma ponte é de 37 m, e a superfície inferior da viga central está a cerca de 4,5 m acima da superfície da água. Foi construída na década de 1980. A capacidade de carga de projeto é de 100 t e é agora necessária para permitir a passagem do camião-plataforma carregado com o transformador. O camião-plataforma tem um peso morto de 41 t, o transformador pesa 105 t e o peso total é de 146 t.

Considerando que a carga excede em muito a carga de projeto, são inicialmente realizados cálculos teóricos com base nas condições reais de trabalho. Esta condição de trabalho pertence à combinação de carga Ⅲ no código: a combinação de gravidade estrutural (carga constante) e reboque. De acordo com os requisitos da especificação, os componentes da ponte são verificados e calculados quanto à compressão, flexão e cisalhamento.

A ponte é uma estrutura rígida montada, de secção transversal uniforme e pernas inclinadas. Ambas as extremidades do tabuleiro da ponte são simplesmente apoiadas, a extremidade inferior da perna inclinada é articulada e a extremidade superior é fixa ao tabuleiro da ponte. Assim sendo, o modelo de cálculo mecânico apresentado na Figura 1 é selecionado para dividir a estrutura completa da ponte em nós e elementos.

Após o cálculo, verificou-se que, sob a ação do peso próprio da ponte e da carga do reboque, as condições de controlo da secção de controlo podem cumprir os requisitos da especificação. No entanto, a resistência ao cisalhamento oblíquo e a resistência ao cisalhamento da superfície da junta da secção de três elementos e três nós são insuficientes, pelo que necessita de ser reforçada.

Plano de reforço

Como o canal fluvial onde se encontra a ponte é um importante canal de tráfego aquático, se forem utilizadas chapas de aço coladas tradicionais para reforço, será necessário construir um andaime completo no meio do canal fluvial, o que afetará o tráfego aquático e aumentará o prazo de construção. Também não é adequado subcontratar a construção para aumentar o tamanho da secção transversal do componente ou o reforço de pré-tensão, por isso considere a utilização de materiais de fibra de carbono para reforçar a estrutura da ponte.

Existem dois tipos de fibra de carbono utilizados neste reforço: um é um material em forma de placa, com uma textura rígida e que pode ser colado à superfície do elemento. É adequado para o reforço à flexão de vigas e é utilizado para melhorar a capacidade de suporte à flexão. Outro material filamentoso com uma textura mais macia, utilizado para enrolar ou fazer arcos em forma de U. A cola pode penetrar automaticamente na superfície para fazer com que a fibra adira melhor ao betão. É adequado para restringir o betão e melhorar a sua ductilidade ou resistência ao cisalhamento. O adesivo é uma resina epóxi, composta por cimento, primário, cola de superfície e agente de cura.

Com base nos resultados da análise teórica, decidiu-se adotar o seguinte esquema de reforço para a ponte: em primeiro lugar, as pernas da viga inclinada foram reforçadas e o tecido de fibra de carbono foi enrolado a 50 cm dos 3 nós até ao suporte para melhorar a ductilidade nos nós. A 200 cm dos 3 nós na direção do meio do vão, cole fibra de carbono em forma de U ao longo da viga para melhorar a resistência ao cisalhamento dos 3 nós, como mostrado na Figura 2. De seguida, a base da viga é reforçada com resistência à flexão, utilizando placa de fibra de carbono e duas peças de cada base da viga. O ponto de partida começa a uma distância horizontal de 200 cm do suporte e continua até à outra extremidade a uma distância horizontal de 200 cm do suporte, como se mostra na Figura 3. Uma vez que os veículos com excesso de peso que atravessam a ponte são eventos acidentais, e considerando que com o aumento do tempo de construção da ponte, a capacidade de suporte dos pilares e das fundações aumentará gradualmente, não são adotadas outras medidas de reforço para a subestrutura da ponte.

arbon fiber reinforcement bridge

(1) Utilizando a tecnologia de estrutura de reforço em fibra de carbono para reforçar a ponte, o processo é simples e o período de construção é curto. Após a conclusão do projeto, após inspeção e aceitação, verificou-se que a fibra de carbono e o betão estavam firmemente unidos, sem cavidades e sem separação. A qualidade da construção do reforço foi bem recebida pelo cliente e os resultados esperados foram alcançados, garantindo a passagem segura de veículos com excesso de peso pela ponte.

(2) Como o material de fibra de carbono é macio e leve, o comprimento e a largura podem ser determinados arbitrariamente de acordo com as necessidades, e podem ser colados e enrolados arbitrariamente para nós complexos e posições irregulares, pelo que tem uma vasta gama de adaptabilidade.

(3) Uma vez que os materiais de fibra de carbono têm uma forte resistência à corrosão, podem ser amplamente utilizados no reforço e reparação de estruturas em ambientes especiais