É a medida mais econômica, mais simples e mais aplicável para adotar métodos de armadura para melhorar a capacidade de rolamento, resistência à flexão, resistência ao cisalhamento e nível de carga da ponte. Diferentes métodos podem ser adotados de acordo com diferentes status de ponte e requisitos de reforço.

1 Abordagens técnicas e princípios de projeto do reforço de ponte

• Principais abordagens técnicas

O reforço de ponte geralmente restaura ou melhora a capacidade de carga das pontes existentes através do reforço de componentes e melhoria do desempenho estrutural, de modo a prolongar sua vida útil e atender às exigências do transporte moderno.

As principais formas técnicas de sua transformação são: fortalecer componentes fracos, adicionar componentes auxiliares, alterar o sistema estrutural, reduzir cargas mortas, fortalecer cais e fundações, etc.

• Princípio da determinação do plano de reforço

Acredita-se geralmente que o esquema de reforço é basicamente viável quando as seguintes condições são cumpridas.Em comparação com a reconstrução de uma nova ponte, ela pode economizar muito investimento e materiais, e tem benefícios econômicos óbvios; após o fortalecimento da ponte, ela pode atender às exigências em termos de desempenho estrutural, capacidade de suporte e durabilidade; a subestrutura da ponte tem potencial suficiente.

2 Vários métodos comuns de reforço de ponte

2.1 Método de reforço de seção ampliada

O método de seção ampliada, também conhecido como método de armadura de concreto externo, é um método de fortalecimento da área de seção e armadura de estruturas de concreto.Este método de reforço requer que a parte inferior da ponte seja reforçada

A estrutura pode suportar mais peso e proporcionar maior capacidade de rolamento.Em circunstâncias normais, é principalmente para engrossar o convés da ponte ou aumentar a largura da costela do feixe principal.

2.2 Método de reforço pré-stressado

O método de reforço pré-stressado é um método de fortalecimento da estrutura com hastes de aço externamente pré-stressadas.É adequado para pontes que exigem melhor capacidade de rolamento, rigidez e resistência à fissura, e requerem menos espaço após a armadura. Pode ser dividido em reforço de haste de amarração protendido e armadura de biela protendida.Entre eles, o reforço da haste de amarração protendida é usado principalmente para dobrar barras.O corpo do feixe é usado como âncora, e a força externa é aplicada à área de tensão do feixe através de tensão protendida para compensar o peso próprio da estrutura e reduzir a tensão sob a ação da carga do veículo. Pode reduzir as fissuras excessivas na viga e reduzir a largura das fissuras.O reforço de bielas protendidas é usado principalmente para as colunas de cais axialmente comprimidas da subestrutura da ponte, mas este método raramente é utilizado na prática para o reforço de pilares de ponte.

2.3 Método de reforço de aço de ligação externa

O método de armadura de aço de união externa é um método de armadura que utiliza um adesivo químico para colar diretamente a placa de aço na superfície do concreto para formar um suporte de força inteiro com o membro para melhorar a capacidade de rolamento, aumentar a ductilidade, rigidez e atender às exigências de uso normal.

2.4 Método de reforço de FRP colando

O método de reforço FRP de união é usar materiais compósitos de fibra de módulo elástico de alta resistência ou alta resistência, e usar resina de união especialmente configurada ou resina impregnante para colar na superfície da barra de concreto da ponte, de modo que ela e o membro original formam um método de armadura de junta integral.

Atualmente, existem três tipos de materiais FRP comumente utilizados na engenharia estrutural: fibra de vidro (GFRP), fibra de carbono (CFRP) e fibra de aramida (AFRP), dos quais os materiais compostos reforçados com fibra de carbono (CFRP) são mais utilizados.Este artigo centra-se no uso de métodos de reforço CFRP e aplicações de engenharia prática.

A direção de fibra do tecido de fibra de carbono é dividida em dois tipos: unidirecional e bidirecional, entre os quais o tecido unidirecional é usado principalmente.O tecido de fibra de carbono tem as características de alta relação força-peso e relação rigidez-peso, boa resistência à fadiga, alta durabilidade, resistência à corrosão e baixo coeficiente de expansão térmica.

Quando a estrutura da ponte reforçada se encontra num ambiente especial, outros materiais de protecção devem ser seleccionados de acordo com as condições específicas. Atualmente, os métodos de reforço de panos de fibra de carbono são frequentemente suplementados por métodos de trituração e vedação de crack.

Em comparação com outros métodos de reforço, as vantagens da tecnologia de reforço de fibra de carbono são refletidas principalmente em: alta resistência e eficiência, forte designabilidade; basicamente não altera o aspecto da estrutura original, e não irá causar danos à estrutura original; transporte, armazenamento e construção são mais convenientes e mais rápidos.É fácil garantir a qualidade da construção e baixos custos de manutenção no período posterior; sua estrutura química é estável, e é mais proeminente na resistência ao tempo, resistência à corrosão e resistência à fadiga.No entanto, ao aplicar esse método para fortalecer a ponte, deve-se considerar plenamente a orientação das fibras, o método de conexão de material razoável, o tamanho da conexão, a localização da conexão e os indicadores de desempenho do material de ligação. Especialmente o controle de qualidade do processo de construção deve ser realizado de acordo com os procedimentos de construção normais, caso contrário, afetará o efeito de reforço da ponte.

Exemplos de aplicação de reforço FRP

Uma ponte foi construída no início da década de 1970: a superestrutura é uma extensão de 4 buracos L=16.8m, com uma estrutura de viga de concreto armado de pequena armadura e micro-curva de laje tipo I-beam.O convés da ponte sem vigas cruzadas tem uma folga líquida de 7m+ 2×0.25m.A estrutura inferior é de concreto armado duplo-coluna moldada-em-lugar pilares de estacas e pilares de gravidade.

Investigação da doença antes do reforço

Antes de determinar o plano de reforço, foi realizada uma investigação abrangente sobre a situação atual da ponte antiga, com 4×5 vigas principais de toda a ponte.De acordo com o dano real, as 15 vigas principais, placas micro-dobradas, suportes, cais de ponte (abutments) e estruturas auxiliares com 2 a 4 furos foram cuidadosamente inspecionados.

Viga principal

A qualidade da construção é pobre, e o tamanho de cada peça é inconsistente ao longo do vão.Um máximo de 51 fissuras foram encontradas em uma única viga principal, e a largura das fissuras foi de no máximo 4mm. Existem fissuras verticais, fissuras oblíquas e fissuras horizontais.O ângulo entre a fissura oblíqua e a direção horizontal é de 40-80.As fissuras verticais são distribuídas principalmente na parte inferior da teia principal da viga (principalmente dentro da faixa de 8.5m no meio do vão), e são largos na parte inferior e estreitos no topo; rachaduras oblíquas são distribuídas principalmente dentro de 4m no final; fissuras horizontais são distribuídas principalmente na extremidade do feixe.As barras de aço locais da viga principal estão expostas, causando corrosão.

Concepção do reforço

A viga principal é reforçada com folha de fibra de carbono HM-30. Os principais indicadores de desempenho são: espessura do projeto 0.167mm; resistência à tração desvio padrão 40MPa; resistência à tração valor padrão 4108MPa; resistência à tração média 4233MPa; módulo elástico 236GPa.No cálculo, levando-se em conta a adesão entre a folha de fibra de carbono e o concreto principal da viga, fator de redução de 0.8 é utilizado para o valor de projeto da resistência à tração do material. Após o cálculo, a espessura do material de fibra de carbono inferior no meio da viga principal precisa ser 0.25 mm, então duas camadas são usadas.O desenho da armadura é mostrado na Figura 1.

Conclusão

Este artigo introduz vários métodos principais de fortalecimento de pontes antigas, e foca na aplicação de materiais de fibra de carbono no fortalecimento de pontes antigas.Por meio de exemplos de armaduras de concreto, mostra-se que as barras de ponte reforçadas com tecido de fibra de carbono podem melhorar muito a resistência de flexão e cisalhamento das vigas e placas, e podem melhorar a rigidez e ductilidade das barras de ponte, e desempenhar o papel de restringir a fissuração e reduzir a deflexão. Creio que este novo material e novo processo terão maiores perspectivas de aplicação depois de mais testes de prática de engenharia e melhorias.