¿Cómo fortalecer puentes en ingeniería de tráfico?
El refuerzo del puente no sólo debe cumplir con las especificaciones de diseño y cumplir con los principios de viabilidad tecnológica, racionalidad económica y seguridad estructural, sino que también debe pasar por ciertos procedimientos y pasos, lo que requiere que el puente deba someterse a pruebas específicas. probar antes del refuerzo y luego llevar a cabo el diseño del plan de refuerzo específico. En el diseño de armaduras de hormigón, primero se deben aclarar los principios de "durabilidad, economía y seguridad".
1) Para puentes y puentes muy grandes, cuando es necesario reforzar los principales componentes portantes, se deben diversificar los planes de diseño de refuerzo, comparar y evaluar económicamente los planos y elegir el mejor plan de refuerzo. deben seleccionarse para lograr los mejores resultados.
2) El diseño del refuerzo debe integrarse estrechamente con el método de construcción y se deben tomar medidas efectivas para garantizar que las estructuras nuevas y antiguas estén conectadas de manera confiable y funcionen juntas.
3; ) Durante la construcción del refuerzo, se debe minimizar en la medida de lo posible la interferencia del puente por parte de vehículos y peatones que pasan sobre y debajo del puente, y tomar las medidas necesarias para reducir la contaminación del medio ambiente circundante;
4) Diseño del refuerzo y la construcción debe tratar de no dañar la estructura original, retener componentes valiosos y evitar la remoción o reemplazo innecesarios;
5) Durante la construcción de barras de acero, se deben tomar medidas de monitoreo de seguridad para garantizar la seguridad del personal de construcción y estructuras.
2 Selección del esquema de refuerzo
El esquema de refuerzo está relacionado con muchos factores, por lo que es muy importante elegir un esquema de refuerzo razonable. Generalmente se consideran los siguientes factores:
1) Tipo de estructura del puente;
2) Topografía, hidrología y condiciones naturales del sitio del puente;
3) Análisis de la situación actual del puente e investigación conclusiones;
4) Nivel de tecnología de construcción;
5) ¿Se puede cerrar el tráfico?
6) Efecto refuerzo esperado
7) Inversión de capital.
Métodos comúnmente utilizados para el refuerzo de puentes
Métodos comúnmente utilizados para fortalecer superestructuras de puentes
Métodos de refuerzo pretensado externo:
Método pretensado externo El El principio de fortalecimiento es instalar materiales pretensados en el área de tensión del borde inferior de la viga y realizar un pretensado excéntrico en la viga mediante tensión. Bajo esta presión excéntrica, los arcos de la viga, que compensan parte de la tensión del peso propio, reducen la deformación estructural y el ancho de la grieta, mejoran la tensión estructural y pueden aumentar en gran medida la capacidad de carga estructural. En comparación con las estructuras de hormigón pretensado habituales, los tendones pretensados sólo están conectados a las vigas en los puntos de anclaje con la estructura original, de forma similar a las estructuras pretensadas no adheridas. Este método puede mejorar y ajustar en gran medida la condición de la estructura original y aumentar la rigidez y la resistencia a las grietas de la estructura sin aumentar su propio peso. Este método no sólo es adecuado para el refuerzo temporal cuando pasan vehículos pesados, sino que también puede utilizarse como medida de refuerzo permanente para mejorar la capacidad de carga del puente.
Las principales ocasiones de aplicación de este método son las siguientes: cuando las barras de acero pretensadas o barras de acero ordinarias en vigas de hormigón están gravemente corroídas y otras enfermedades provocan que se reduzca la capacidad de carga estructural; es necesario aumentar el puente; se utiliza para controlar las grietas en las vigas y la amplitud de la tensión de fatiga de las barras de acero, adecuado para estructuras sometidas a altas tensiones, especialmente para el refuerzo de estructuras grandes;
Los métodos de pretensado externo comúnmente utilizados actualmente incluyen: método de postensado, método de refuerzo con tirantes pretensados y método de refuerzo externo de cordones de acero pretensados.
Método de conversión y fortalecimiento del sistema
Reforzar el puente antiguo cambiando el sistema estructural generalmente significa agregar componentes adicionales o llevar a cabo una transformación técnica para cambiar el sistema de tensión y las condiciones de tensión del puente. Reduciendo así la tensión de los componentes portantes, mejorando el rendimiento del puente y aumentando la capacidad de carga. Esta tecnología tiene las ventajas de mejorar la capacidad de carga estructural, aumentar la rigidez estructural y reducir la deflexión.
Métodos de refuerzo para agregar componentes
Los métodos de refuerzo para agregar componentes incluyen principalmente agregar vigas longitudinales para mejorar la capacidad de carga o ensanchamiento y transformación, y agregar diafragmas para fortalecer las conexiones transversales. Cuando la base del pilar del puente tiene un buen rendimiento de seguridad y capacidad de carga, y la superestructura está básicamente intacta, pero su capacidad de carga no puede cumplir con los requisitos y es necesario ensanchar la plataforma del puente, se pueden usar nuevas vigas longitudinales con mayor capacidad de carga. La capacidad y la rigidez se utilizan generalmente para conectar las vigas nuevas y antiguas entre sí y soportar la misma fuerza. Si es necesario ampliarlo, será necesario ampliar los pilares y estribos.
Los métodos comúnmente utilizados se pueden dividir en: agregar refuerzo de vigas longitudinales (sin ensanchar el tablero del puente); agregar vigas laterales para refuerzo; ampliación unilateral mediante transformación técnica;
Método de refuerzo con placa de acero
El refuerzo con placa de acero consiste en utilizar adhesivo para pegar la placa de acero al borde de tensión o parte débil de la estructura de hormigón armado, formando una parte integral con la estructura. , mejorando así la capacidad de carga de la viga como método de refuerzo. Si se utilizan pernos de anclaje para anclar la placa de acero a la viga, también llamado método de placa de acero con pernos de anclaje, entonces la placa de acero se puede engrosar adecuadamente. La fijación de placas de acero sobre la superficie del hormigón tensado puede aumentar la rigidez a la flexión de la estructura de hormigón, reducir la deflexión de la estructura y limitar el desarrollo de grietas. Además, las placas de acero se pueden cortar de acuerdo con los requisitos de diseño durante la construcción, de modo que la resistencia a la flexión, compresión y corte de los componentes de acero adheridos se pueda ejercer de manera efectiva, la tensión será uniforme y no habrá concentración de tensión en el concreto. Además, este método también tiene las ventajas de una construcción simple y rápida, no afecta la forma estructural, tiene un bajo costo de refuerzo, no reduce el espacio libre del puente y agrega poca carga. La desventaja es que la calidad y durabilidad del adhesivo son los principales factores que afectan el efecto de refuerzo.
Método de refuerzo con fibra de carbono
La tecnología de refuerzo con fibra de carbono se refiere a pegar tela de fibra de carbono en la superficie de la estructura del edificio con adhesivo de alto rendimiento. Cuando aumenta la carga estructural, los dos trabajan juntos para aumentar la capacidad de carga de los componentes, logrando así el propósito de refuerzo. Las propiedades mecánicas de los materiales compuestos de fibra son que su tensión y deformación son completamente lineales y no hay límite elástico ni zona plástica. Debido a que la fibra de carbono tiene excelentes propiedades físicas y mecánicas, como alta resistencia, peso ligero, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga, así como las ventajas de una velocidad de construcción rápida, un período de construcción corto y una fácil garantía de calidad de unión, la fibra de carbono es una opción ideal. Material para reforzar puentes antiguos. El rendimiento del material de unión en el método de refuerzo de fibra de carbono es la clave para garantizar que la fibra de carbono y el hormigón trabajen juntos, y también es el eslabón débil en el método de transmisión de fuerza de los dos. Por lo tanto, el material de unión debe tener suficiente rigidez y resistencia para asegurar la transmisión de la fuerza de corte entre la fibra de carbono y el hormigón, y debe tener suficiente tenacidad para evitar que el hormigón se agriete y provoque un fallo de la unión frágil. En comparación con otros métodos de refuerzo, el uso de fibra de carbono para fortalecer el puente antiguo puede cambiar mínimamente la distribución de tensiones de la estructura original y garantizar que la fuerza sea la misma que la de la estructura original dentro del rango de carga de diseño.
Método de refuerzo del tablero del puente
El método de refuerzo del tablero del puente consiste en aumentar el número de vigas principales colocando una capa de hormigón armado en la parte superior de la viga (piso del puente) para formar en conjunto con la viga principal original. Es un método común y eficaz para aumentar la altura efectiva y la sección de compresión, aumentar la rigidez general del tablero del puente y mejorar la capacidad de carga del puente. Para reducir la carga muerta de la capa de refuerzo, el pavimento original del tablero del puente a menudo se cincela, de modo que los puentes viejos y nuevos puedan combinarse bien y soportar tensiones juntos.
Métodos de refuerzo comunes para reforzar la subestructura de puentes
Métodos de refuerzo y ensanchamiento de estribos de pilas
Este método es adecuado para cimentaciones con capacidad de carga insuficiente o enterramiento demasiado superficial. de profundidad. Es el caso en el que los pilares son rígidos y sólidos con cimentaciones de mampostería u hormigón. La expansión del área de la base debe determinarse verificando la resistencia de la base.
Método de refuerzo de cimentación de pilotes suplementarios
Cuando hay un colchón débil debajo de los cimientos del pilar del puente, el pilar del puente se asentará; el método de refuerzo de cimientos de pilotes suplementarios es un método común y eficaz. Este método consiste en agregar pilotes perforados alrededor de la base del pilote para mejorar la capacidad de carga y la estabilidad de la base.
Método de refuerzo de aros o vainas de hormigón armado
El método de refuerzo de aros o vainas de hormigón armado es un método que provoca que las pilas y estribos de puentes se dañen debido a una profundidad de entierro de cimentación insuficiente o control de calidad de la construcción laxo. Un método de agrietamiento que a veces resulta en grietas profundas. Como refuerzo se pueden utilizar aros de hormigón armado o aros de acero.
Método de refuerzo del nuevo muro de contención auxiliar del estribo del puente
Debido a que la presión horizontal del suelo en la parte posterior del estribo del puente es demasiado grande, el estribo del puente está inclinado, por lo que la retención Se debe construir tierra detrás del muro de estribo del puente para resistir la presión excesiva del suelo.
Método de refuerzo de cimentación expandida
Utilizando la cimentación del puente antiguo, la parte ensanchada del voladizo sobresale de la viga de cubierta del pilar para la instalación de la superestructura. En este caso, sólo se ensanchan las pilas del puente, y no es necesario reforzar la viga superior, el cuerpo de la pila y la cimentación.
Se pueden utilizar de forma neutral una variedad de métodos de refuerzo comúnmente utilizados y las combinaciones optimizadas pueden reflejar mejor el efecto de refuerzo y los beneficios económicos, pero también se deben tener en cuenta los siguientes puntos:
1) Diferentes Los métodos de refuerzo tienen métodos de cálculo de diseño correspondientes;
2) La mejora de la capacidad de carga de las estructuras de puentes reforzadas está limitada por la estructura original, como la relación de refuerzo y el tamaño de la sección transversal de la estructura original, y es imposible aumentar la capacidad portante infinitamente;
3) Para el cálculo del refuerzo de estructuras de puentes complejos de luces largas, generalmente es necesario realizar un análisis general de la estructura. Una herramienta eficaz es la finita. método del elemento, y los efectos no lineales deben considerarse cuando sea necesario.
4) Al ampliar y reforzar al mismo tiempo, es aconsejable conectar la parte ensanchada con el puente original en su conjunto para dar rienda suelta a la función de descarga de la parte recién añadida.
Características y ventajas de la fibra de carbono
El refuerzo y reparación de estructuras de hormigón con fibra de carbono es una nueva tecnología. Utiliza resina impregnada para pegar tela de fibra de carbono en componentes de concreto dañados a lo largo de la dirección de la tensión o perpendicular a la dirección de la tensión, de modo que pueda trabajar con las barras de acero originales del componente para lograr el refuerzo de los componentes de concreto. Después del refuerzo, se puede mejorar la resistencia a la tracción y al corte de la estructura, se puede mejorar efectivamente su resistencia, rigidez, resistencia al agrietamiento y ductilidad, y se puede controlar el desarrollo continuo de grietas y deflexiones. Los materiales compuestos de fibra de carbono incluyen telas de fibra de carbono y materiales adhesivos. Una breve introducción es la siguiente: 4.1 La tela de fibra de carbono tiene las siguientes características.
1) Alta resistencia;
2) Pequeña variación de resistencia entre fibras individuales
3) La membrana altamente elástica proporciona un refuerzo eficaz
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4) La resistencia es estable y permanece sin cambios durante la fabricación y manipulación.
5) Tiene buenas propiedades químicas y no es fácil de reaccionar con el mundo exterior, provocando cambios en las propiedades originales.
El material adhesivo tiene las siguientes características
El rendimiento del material adhesivo es la clave para garantizar que la fibra de carbono y el hormigón trabajen juntos, y también es el eslabón débil en la tensión- Proceso de rodamiento entre fibra de carbono y hormigón. Debe tener rigidez y resistencia suficientes para garantizar la transmisión de la fuerza de corte entre la fibra de carbono y el hormigón y, al mismo tiempo, se debe aplicar suficiente tenacidad para evitar fallos de unión frágil debido al agrietamiento del hormigón. Además, debe adaptarse a las condiciones de construcción en el sitio, es decir, puede curarse en condiciones normales, tiene fluidez y viscosidad adecuadas y tiene una pequeña contracción de curado. Los materiales de unión incluyen principalmente imprimación, material nivelador y resina impregnada. Sus funciones son las siguientes:
Imprimación: sumergida en la superficie del concreto para mejorar la resistencia de la superficie del concreto, mejorando así la adhesión entre el concreto y la fibra de carbono. tela;
Materiales de nivelación: es probable que la tela de fibra de carbono se dañe o se ahueque debido a protuberancias afiladas, dislocaciones y caídas de las esquinas en la superficie del concreto, lo que reduce la resistencia. Por un lado, el material nivelador se puede utilizar para rellenar los huecos o pendientes provocados por el deterioro de la superficie del hormigón o el tratamiento superficial. Por otro lado, se puede utilizar para pulir el ángulo de 90o del rectángulo para hacerlo arqueado. -conformado.
Resina impregnada: combinada con tela de fibra de carbono unida continuamente para endurecerla en forma de placa, de modo que las fibras puedan combinarse entre sí, resistir uniformemente fuerzas externas y ejercer la resistencia general de las fibras. Al mismo tiempo, la tela de fibra de carbono y el hormigón se unen para formar un todo compuesto que resiste fuerzas externas.
Características y ventajas de la tecnología de refuerzo de fibra de carbono
Se pueden utilizar eficazmente excelentes propiedades mecánicas para diversas formas de refuerzo estructural, incluida la resistencia a la flexión, la resistencia al corte, la resistencia a la tracción, la resistencia a la fatiga, etc. a terremotos y vientos, así como controlar la propagación y deflexión de grietas.
Excelente estabilidad química. La tela de fibra de carbono tiene fuertes propiedades ácidas, alcalinas, salinas, ultravioletas e impermeables. Capacidad suficiente para adaptarse a los cambios de temperatura. Agregar una capa ignífuga puede prevenir eficazmente el fuego. Por lo tanto, se puede mejorar enormemente la adaptabilidad de la estructura a entornos externos hostiles y se puede extender la vida útil de la estructura.
El material en sí es ligero y muy resistente. No añade volumen a la estructura ni cambia su apariencia. El peso estructural añadido es insignificante, lo que facilita pintar el color deseado sin dejar rastros de refuerzo.
El proceso de construcción es sencillo y se puede operar con pequeñas herramientas eléctricas. Hay pocos puestos, menos mano de obra, período de construcción corto y progreso rápido. Más datos muestran que la construcción se puede llevar a cabo bajo la condición de vibración continua del tráfico sin afectar el efecto de refuerzo, acortando en gran medida el tiempo de interrupción de la construcción y teniendo mayores beneficios económicos y sociales.
Grietas comunes en puentes y sus métodos de tratamiento
Debido a que las grietas de puentes son una enfermedad de puentes muy común y potencialmente peligrosa, deben tratarse a tiempo.
Según la causa de su formación, las grietas se pueden dividir en
El primer tipo: las grietas causadas por cargas externas se denominan grietas estructurales (también llamadas grietas por tensión), y su distribución y El ancho está relacionado con la carga externa.
La aparición de tales grietas indica que la capacidad de carga de la estructura puede ser insuficiente o puede haber otros problemas graves.
Categoría 2: Las fisuras producidas por deformación se denominan fisuras no estructurales. Cuando se restringe la deformación estructural causada por los cambios de temperatura, la contracción del hormigón y otros factores, se producirá autoestrés dentro de la estructura. Cuando esta tensión alcanza la resistencia máxima a la tracción del hormigón, provocará grietas en el hormigón. Una vez que se produce una grieta, la deformación se liberará y la tensión propia desaparecerá.
Existen diferencias evidentes entre ambos tipos de grietas, y sus efectos nocivos también lo son. A veces estos dos tipos de grietas se fusionan. Los datos de la encuesta muestran que alrededor del 80% de los dos tipos de grietas son causadas por deformación; las grietas causadas por la carga representan aproximadamente el 20%. El análisis de la causa de las grietas es la base para la evaluación, reparación y refuerzo del riesgo de grietas. Si las grietas se tratan a ciegas, sin análisis e investigación, no sólo no se conseguirán los resultados esperados, sino que también se podrá ocultar el riesgo de accidentes inesperados.
Tapón de lechada
La lechada de grietas consiste en inyectar una cierta proporción de lechada de cemento (arena) y lechada de resina epoxi (arena) en las grietas de la estructura a través de una jeringa bajo una cierta presión. Puede rellenar grietas, prevenir la corrosión de las barras de acero y mejorar la resistencia general de la estructura. Las grietas son un fenómeno común en las enfermedades de los puentes y las causas de las grietas son muchas y complejas. Una vez que ocurre una grieta en una estructura, la tensión sobre la sección estresada se redistribuye, lo que significa que la sección estresada efectiva se vuelve más pequeña, la tensión estructural aumenta y la capacidad de carga disminuye. El taponamiento es el relleno de grietas en una estructura con materiales cementosos para restaurar al máximo la acción y transmisión de fuerzas a su estado original.
El mortero de fisuras se utiliza generalmente para tratar grietas en las estructuras superiores e inferiores de los puentes. La lechada se puede dividir en lechada de cemento, mortero de cemento, lechada de resina epoxi, resina y mortero epoxi, etc. El específico debe decidirse de acuerdo con la situación real. Por lo general, la lechada de cemento (arena) se usa para grietas en pilares de piedra, estribos y anillos de arco. La adición de arena durante la inyección depende del tamaño de las grietas. El uso de lechada de cemento (arena) tiene un bajo costo y un buen efecto. Las estructuras de hormigón armado generalmente utilizan una lechada de resina epoxi porque las grietas en los componentes de hormigón armado son pequeñas, fáciles de rellenar y tienen buena adherencia. El mortero epoxi se utiliza principalmente para las grietas de las plataformas de puentes.
Primero utilizar mortero de cemento 1:1 para unir. Al realizar juntas, se deben reservar orificios de lechada con un diámetro de aproximadamente 6-8 mm. La distancia entre los agujeros depende del ancho de la grieta. La separación de los orificios en el ancho de la grieta es de 0,3 a 0,4 m, y la separación de los orificios en la parte pequeña de la grieta es de 0,4 a 0,5 m. Una vez que el mortero de unión alcanza una cierta resistencia, se puede realizar la lechada. Las vigas de hormigón armado presentan pequeñas fisuras y están unidas con resina epoxi. Todas las grietas de más de 0,1 mm se deben rejuntar. El espacio entre los agujeros es generalmente de 0,4 a 0,5 mm. El método de rejuntado es aproximadamente el mismo que el del lodo. En el refuerzo de puentes de carreteras antiguos, la lechada con tapón es un método de tratamiento integral muy utilizado. Mediante instalación de prueba y observación, el efecto es bueno.
Conclusión
Por tanto, el refuerzo y mantenimiento de los puentes son cruciales y son una de las medidas técnicas para garantizar la fluidez de las carreteras. Ahorre mucha mano de obra, recursos materiales, recursos financieros, etc. Cómo hacer un buen uso de los puentes es un problema que debemos resolver urgentemente ahora.
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