De um modo geral, as pontes precisam de ser reforçadas devido a várias razões, incluindo o aumento do volume de tráfego, a má qualidade e tecnologia da ponte nos primeiros anos, o desreparo a longo prazo, as catástrofes naturais e provocadas pelo homem, etc.

Os métodos tradicionais de armadura incluem armaduras físicas, ou seja, fora da estrutura do concreto da ponte é reforçada com aço externo, aro, armadura de solda, e adição de fulcros. Método de reforço químico, isto é, reforço por meio de gruting. Esses métodos podem desempenhar um certo papel na manutenção e reforço, mas também mostram suas limitações, incluindo afetar o aparecimento da ponte, poluir o meio ambiente, facilmente causar danos à estrutura original da ponte, e aumentar a carga na estrutura da ponte.

polímeros reforçados com fibrasO método de armadura (Plastico reforçado com fibra) refere-se ao uso de um adesivo para aderir diretamente os materiais poliméricos reforçados com fibra à superfície da estrutura do concreto da ponte em condições normais de temperatura para auxiliar o concreto a suportar parte da força, melhorando assim o desempenho mecânico da ponte e alcançando a finalidade de reparo e reforço . Os polímeros reforçados com fibras têm as vantagens de peso leve, alta resistência, resistência à corrosão, resistência ao fogo, baixa poluição e construção conveniente.O método de reforço de polímero reforçado por fibras é atualmente um novo tipo de tecnologia de reforço comumente utilizada em países desenvolvidos, como os Estados Unidos e a Europa. Pode ser usado em várias engenharias civis e também tem atraído mais e mais círculos de engenharia nacionais.

1 Características dos polímeros reforçados com fibra

1.1 Vantagens de polímeros reforçados com fibra em reforço de ponte

Os polímeros reforçados com fibras geralmente incluem polímeros reforçados com fibras de carbono (polímeros reforçados com fibras de carbono), polímeros reforçados com fibras de aramidas (polímeros reforçados com fibras de aramidas) e polímeros reforçados com fibras de vidro (polímeros de fibras de vidro).As vantagens dos polímeros reforçados com fibras incluem:

1) Alta resistência e alta eficiência. Os polímeros reforçados com fibras são geralmente compostos de matérias-primas, como átomos de carbono empilhados e conectados para formar uma estrutura fibrosa, misturada com resina epóxi como adesivo, e os dois interagem entre si para ter alta resistência e módulo elástico. Ao mesmo tempo, pode efetivamente aderir à superfície da estrutura do concreto da ponte, alcançando assim o objetivo de melhorar a capacidade de rolamento e ductilidade da estrutura global da ponte, aumentando assim o fluxo da ponte e a capacidade sísmica.

2) Fácil de construir. Quando os polímeros reforçados com fibra são usados para construção de armaduras, o trabalho úmido é particularmente necessário, e grandes equipamentos de construção e equipamentos fixos não são necessários ao mesmo tempo.A construção é conveniente e ocupa uma pequena área. Ao mesmo tempo, o polímero reforçado com fibra é um material flexível antes da cura, com bom ajuste e forte aderência da resina epóxi. Mesmo que haja bolhas na superfície do polímero reforçado com fibra após a cura, o método de injeção de resina pode ser usado para preencher as bolhas.

3) Ampla gama de uso.Pontes com diferentes formas estruturais e diferentes partes estruturais de pontes, incluindo pontes grandes que são difíceis de construir com métodos tradicionais de reforço, podem ser reforçadas com polímeros reforçados com fibra, sem aumentar a qualidade e tamanho da ponte, e sem afetar o aspecto da ponte.

4) Design flexível. Os polímeros reforçados com fibra têm uma morfologia fibrosa, resultando em muitas diferenças de desempenho em diferentes direções, e os designers de engenharia de ponte podem fazer uso racional deles de acordo com as exigências do uso da ponte.

5) Corrosão resistência e longa vida útil. Os polímeros reforçados com fibras têm forte resistência a substâncias corrosivas comuns. Após manutenção e reforço, não é necessária manutenção regular, reduzindo os custos de manutenção e aumentando a vida útil da ponte.

Os polímeros reforçados com fibra de carbono são mais resistentes a substâncias corrosivas gerais, enquanto os polímeros reforçados com fibra de aramida e os polímeros reforçados com fibra de vidro são relativamente menos resistentes a substâncias corrosivas.No entanto, outros materiais de construção têm pior resistência a substâncias corrosivas, de modo que, em geral, polímeros reforçados com fibras têm forte resistência à corrosão.

1.2 Análise de desempenho de polímeros reforçados com fibra

O módulo elástico de polímeros reforçados com fibra de carbono pode atingir até 240 GPa, e a resistência à tração pode atingir cerca de 4.0 GPa, que é o mais alto entre todos os polímeros reforçados com fibra.A taxa de alongamento do polímero reforçado com fibra de aramida é melhor do que a do polímero reforçado com fibra de carbono.A fibra PBO recentemente desenvolvida no Japão tem as vantagens de alta resistência e alto módulo elástico de polímero reforçado com fibra de carbono, e alta taxa de alongamento de polímero reforçado com fibra de polímero. Tornou-se uma nova escolha para materiais de reforço de ponte.

2 Pesquisa sobre as propriedades mecânicas de polímeros reforçados com fibra

2.1 Pesquisa sobre propriedades de tração de polímeros reforçados com fibra

A resistência à tração de polímeros reforçados com fibra de carbono entre os três polímeros reforçados com fibra é melhor.

2.2 Pesquisa sobre o desempenho em flexão de polímeros reforçados com fibra

O reforço de polímero reforçado com fibra de carbono tem um certo efeito na melhoria da capacidade de rolamento final e na carga de fissuração de pontes de concreto, e quanto mais camadas de polímero reforçadas com fibra de carbono, melhor.

3 Análise da engenharia de reforço de ponte de polímero reforçado com fibra

3.1 Método de fortalecimento da ponte polimérica reforçada com fibra

Os métodos de reforço de polímero reforçado por fibra incluem reforço de polímero reforçado por fibra externa, Rodas Montadas por Superfície Próximo e reforço de polímero reforçado por fibra interna.Dentre os muitos métodos de reforço, o método de reforço de pasta externa é um dos métodos de reforço mais utilizados.Este método de armadura geralmente primeiro preenche o convés de ponte de concreto com uma base de resina, em seguida, corta o polímero reforçado com fibra de acordo com o tamanho da estrutura da ponte, e finalmente cola-o na camada de concreto por camada em um determinado intervalo de tempo de acordo com o número de camadas necessário. O método de traçado e fixação perto da superfície é primeiro cavar um sulco na superfície do concreto da ponte, misturar as costelas de polímero reforçado com fibra com resina e, em seguida, enterrá-los no sulco, e fixar o traçado nos membros adjacentes, e finalmente encher o sulco completamente com resina.O método interno de reforço de polímero reforçado com fibra refere-se ao uso de polímero reforçado com fibra em vez de placas de aço e costelas para formar uma estrutura composta tipo placa, e seu desempenho abrangente é muito melhor do que o das barras de aço.

3.2 Aplicação de engenharia de reforço de ponte de polímero reforçado com fibra

A aplicação de polímeros reforçados com fibra para ponte de reforço no meu país começou relativamente tarde.Este artigo analisa uma ponte reforçada com polímeros reforçados com fibra de carbono para fornecer uma referência para programas de reforço de ponte.

Fornecer uma base de referência para o futuro plano de reforço da ponte.A ponte analisada neste trabalho é uma ponte de rampa sobre o rio Yangtze.A carga de projeto é para carros: nível 20, reboques: nível 120, span principal: 35 mx45 mx35 m, altura de passagem de 3.5 m, e a superfície da ponte é uma estrutura de concreto.Em 1999, durante a inspeção em 2008, verificou-se que o corpo da ponte estava ligeiramente deformado e as fissuras apareceram no final médio do vão principal.A fim de minimizar o impacto sobre o tráfego durante o processo de reforço da ponte, a escolha final é usar aço no lado interno da teia e polímero reforçado com fibra de carbono no lado externo da teia.

Após o término da armadura da ponte, o efeito da armadura é avaliado. Os dados medidos mostram que o plano de reforço atingiu o efeito esperado. Ao mesmo tempo, a ponte tem estado em operação até agora, e suas rachaduras e deflexões têm sido bem controladas cada vez que passa por inspeções regulares de qualidade, indicando que a estratégia de reforço é bem sucedida.

4 Conclusão

Atualmente, uma parte considerável das pontes construídas tem problemas como capacidade de suporte insuficiente e envelhecimento estrutural. Os polímeros reforçados com fibra tornaram-se um novo material de reforço de ponte devido à sua alta resistência e alto módulo elástico, e têm amplas perspectivas de aplicação.

Este artigo introduz as vantagens do polímero reforçado com fibra como um material de fortalecimento de ponte, e ao mesmo tempo, leva o polímero reforçado com fibra de carbono como um exemplo para estudar suas propriedades mecânicas. Pode-se ver pelos resultados que o polímero reforçado com fibra como um material de reforço pode efetivamente melhorar a capacidade de rolamento final global e a carga de fissuração da ponte.No entanto, a capacidade de aumentar a carga de fissuração não é óbvia. Isso se deve à alta resistência dos polímeros reforçados com fibras e à sua forte capacidade de alongamento.No entanto, devido à pequena quantidade, o efeito do módulo elástico não é óbvio quando a mudança de deformação não é muito grande, por isso o efeito é limitado e a carga de fissuração não pode ser significativamente aumentada. Finalmente, o método de reforço de polímero reforçado com fibra é introduzido, e um exemplo é usado para ilustrar que o reforço de polímero reforçado com fibra da ponte pode de fato alcançar o propósito de controlar a deterioração adicional de seu momento fletor e deflexão, o que fornece uma referência para o reforço de pontes semelhantes.