Métodos comuns de reforço

Para melhorar a resistência à fadiga das pontes de concreto existentes, melhorar o desempenho da vibração e aumentar a reserva de carga ao vivo, é necessário aumentar a capacidade de rolamento e fortalecê-las. Atualmente, os métodos de reforço comumente utilizados para aumentar a capacidade de rolamento incluem principalmente o seguinte:

1) Método de reforço de protensão externa

O método de reforço externo protendido é organizar cabos ou costelas externos de metal com medidas de proteção anti-corrosão e FRP (Fiber Reforced Polymer) no exterior da viga.É um método de armadura ativa que compensa o momento fletor e a força de cisalhamento gerada por parte da carga externa, pré-adicionando a protensão externa, melhorando assim a capacidade de rolamento da viga.Este método de reforço altera o estado de tensão e a distribuição da força interna da estrutura original da viga, e tem o efeito triplo de fortalecer, descarregar e alterar a força interna da estrutura.Para alcançar o objetivo de melhorar a capacidade de suporte da ponte e melhorar a resistência e durabilidade da estrutura de fissuras, a melhoria da capacidade de suporte da ponte pode chegar a 30% a 40%.

Este método de reforço é a maneira mais simples e econômica de melhorar a capacidade de rolamento da ponte. Tem as seguintes vantagens:

1 Adequado para reforço de pontes de grande e média amplitude;

2 É fácil verificar, reparar e substituir, e o pré-stress pode ser ajustado de forma rápida e conveniente;

3 A armadura externa e a viga estão conectadas apenas na área de ancoragem e na área de giro, e há perda de atrito apenas na área de contato local, e a perda total de protensão é pequena:

4 Ele pode efetivamente melhorar a rigidez da ponte, a capacidade de suporte limite e a resistência à fadiga do estresse de carga, reduzir a deflexão no meio do vão, e melhorar o desempenho da vibração:

5 Pode ser aplicado em projetos de ponte de reforço em larga escala, e o sistema de reforço é fácil de realizar produção em massa;

6 O custo do reforço é relativamente baixo;

7 A construção de reforço leva pouco tempo e tem pouco impacto no tráfego:

8 O aumento do peso próprio da ponte pode ser ignorado, e o efeito de rolamento do cais e do pilar não é aumentado;

9 A construção de reforço causará poucos danos às pontes existentes;

10 É conveniente instalar elementos sensores no sistema de protensão externa para atender às necessidades de monitoramento de saúde em tempo real de longo prazo de estruturas de protensão e ponte.

Mas há também algumas desvantagens:

1 O cabo externo está ligado apenas ao corpo do feixe na área de ancoragem e na área de torneamento. Uma vez que a peça de conexão falha, as consequências são graves, por isso a segurança e confiabilidade destas duas partes são necessárias para ser alta;

2 Ainda há uma grande concentração de estresse nessas duas áreas, e o status de força é mais complicado, o que causa certas dificuldades no cálculo e análise do projeto;

3 O atrito de longo prazo entre o bloco de direção e o cabo externo danifica facilmente o corpo do cabo e reduz a vida útil do cabo externo;

4 No ambiente natural exposto pelo sistema externo de reforço protendido, é suscetível a erosão, fogo e danos mecânicos;

5 Há deformação inconsistente entre o cabo externo e o corpo do feixe, e a deformação da força é mais complicada no estado limite, o que torna o cálculo preciso difícil ou muito complicado.

2) método de reforço de fibra de carbono ou chapa de aço

Este tipo de método de armadura é suportar parte da tensão de tração por colar fibra de carbono ou placa de aço na zona de tensão do corpo do feixe, o que melhora a rigidez do corpo do feixe e altera o estado de distribuição de tensão da estrutura da ponte, melhorando assim a capacidade de rolamento flexural da ponte.

As vantagens são: design simples, construção fácil, curto período de construção, pequena quantidade de trabalho no local, pequeno aumento de peso morto, pouco ou nenhum dano à estrutura original, e baixo custo de reforço.Dentre eles, o método de reforço de aço de união pode aumentar a capacidade de rolamento flexural da ponte em 20% a 30%, e a rigidez pode ser aumentada em 5% a 15%.

Este método de armadura pertence ao método de armadura passiva, ou seja, a distribuição do material livre de tensões antes da carga viva ser aplicada na ponte.Na fase de uso normal após a aplicação da carga viva, embora o estresse seja gerado no material adesivo, pode suportar parte da carga, mas o nível de estresse é baixo, a resistência do material de reforço não pode ser totalmente utilizada, e a taxa de utilização da força é baixa. Só quando o aço na zona de tensão da viga original está próximo de render ou render, isto é, quando o estado de falha final é alcançado, uma grande tensão pode ser gerada, mas o próprio material de reforço muitas vezes não consegue alcançar o estado final. Portanto, este método tem um aumento limitado na capacidade de suporte da ponte durante o uso normal, e é usado principalmente em projetos de reforço reais para fortalecer a capacidade de rolamento. Além disso, este método de reforço não aumenta grandemente a rigidez da viga, e não pode reduzir significativamente a deformação da viga sob a ação da carga viva, que não é adequada para as altas exigências de rigidez das pontes ferroviárias.A fim de melhorar o efeito de reforço, a construção precisa interromper o tráfego.O tráfego só pode ser aberto quando a resina de união tiver resistência suficiente.O tempo de interrupção depende da velocidade de construção e da taxa de crescimento da resistência da resina de união, que tem maior impacto no tráfego. Além disso, a anticorrosão precisa ser considerada quando se utiliza placas de aço. Os custos de manutenção posteriores são elevados, e as placas de aço são rígidas, e a superfície de ligação é fácil de desocupar, por isso a resistência à fadiga é pobre. Embora o material de fibra de carbono tenha bom desempenho anti-corrosão, não é adequado para uso em ambiente de alta temperatura ou propensa ao fogo.

3) Ampliando a seção transversal e reforçando o método de reforço

A área de seção transversal de suporte de carga é aumentada colocando barras de aço na superfície inferior, lateral ou ponte da viga e derramando concreto para se conectar com a superfície de concreto antiga. Aumentar o momento de inércia ou rigidez de flexão da seção, reduzindo assim a tensão máxima de tração da viga sob carga, ou mantendo a tensão máxima de tração inalterada, pode aumentar a capacidade do rolamento, e finalmente alcançar o objetivo da armadura.Este método de reforço também é um método de reforço passivo.A seção original precisa suportar todo o seu próprio peso antes e após o reforço.As barras de aço da zona de tração e compressão e o concreto da seção original já têm uma certa tensão ou deformação quando a ponte não é submetida à carga viva, e a seção aumentada apenas suporta parte da carga viva.

As vantagens deste método de reforço são a durabilidade da estrutura após a armadura, o baixo custo de manutenção no período posterior, a melhoria da rigidez da interface e a mudança da frequência de vibração natural.A desvantagem é que a construção no local é complicada, o controle de qualidade é difícil, e tem um grande impacto no tráfego.O efeito de reforço é muito afetado pela estrutura original da ponte. Aumentar o peso próprio da seção transversal aumentará a carga sobre o cais e o pilar.A conexão entre a área de interface de concreto nova e antiga é pobre e tem muitos defeitos.

Comparação de diferentes métodos de reforço

A seleção de métodos adequados de reforço de ponte para o transporte ferroviário de carga pesada deve satisfazer os seguintes requisitos:

Em primeiro lugar, temos de garantir que o impacto no transporte normal seja o mais pequeno possível. Como o transporte ferroviário pesado do meu país é muito movimentado e a perda econômica direta causada pela interrupção do tráfego é enorme, é melhor não interromper o tráfego. Deste ponto de vista, a melhor opção é o método de reforço externo protendido, e porque o tensionamento leva muito pouco tempo, se as medidas forem tomadas corretamente, o tempo de abertura da clarabóia pode ser utilizado para realizar, o que pode minimizar o impacto no tráfego.

Em segundo lugar, os requisitos para efeitos de reforço.Do ponto de vista da segurança da ponte reforçada, a deflexão deve ser tão pequena quanto possível e deve satisfazer os requisitos das regras de ponte " para evitar deflexões excessivas e aumentar o risco de descarrilamento do comboio: Além disso, a proporção de carga real ferroviária é grande, o que requer uma elevada rigidez da ponte.; Do ponto de vista da capacidade de rolamento, garantir capacidade de rolamento suficiente é o requisito mais básico para a armadura de ponte. Portanto, a ordem de seleção do método de armadura do ponto de vista de deflexão é a seguinte: protensão externa & gt; seção aumentada e reforço & gt; fibra de carbono ou placa de aço de união.A ordem de seleção do método de armadura na perspectiva da rigidez é: aumento da seção e reforço > protesagem externa > colamento de fibra de carbono ou chapa de aço.Na perspectiva da capacidade de rolamento, a ordem de seleção do método de armadura é: protensão externa & gt;increscimento da seção e reforço & gt; união de fibra de carbono ou placa de aço.

Em terceiro lugar, os requisitos em termos de tecnologia de construção e de custos. Sob a premissa de garantir a qualidade, o processo de construção selecionado é o mais simples possível, e o custo do reforço é o mais baixo possível.A ordem de seleção do método de reforço na perspectiva da tecnologia de construção é: colar fibra de carbono ou chapa de aço> protensão externa> aumentando seção e reforço.Do ponto de vista do custo, o menor custo de ligação de fibra de carbono ou placa de aço é a melhor escolha.No entanto, considerando o custo total, incluindo a perda do transporte ferroviário causada pela interrupção do tráfego, o método de reforço externo protendido ainda é o mais baixo.

A comparação entre vários métodos de reforço está listada na tabela. Combinando os requisitos das pontes de concreto ferroviário acima para os métodos de armadura e a comparação de diferentes ângulos, pode-se concluir que o método de armadura de pré-tensão externa é o melhor método para melhorar a capacidade de suporte de pontes de concreto pesado.