¿Discutir la tecnología de refuerzo de puentes de hormigón para carreteras?
1. Introducción
El puente de vigas es la principal forma de puente de hormigón para carreteras en mi país. Con el desarrollo de la sociedad, los cambios en los estándares de diseño y los requisitos de uso estructural, muchos puentes de hormigón para carreteras ya no se pueden utilizar. En comparación con el alto costo y el largo período de los proyectos de demolición y reconstrucción de puentes antiguos, el refuerzo de puentes antiguos no sólo puede extender la vida útil del puente, sino también satisfacer los requisitos de volumen de tráfico con una menor inversión. Por lo tanto, la tecnología de refuerzo de puentes es un tema importante digno de estudio por parte de los ingenieros.
2. Principios del refuerzo de puentes de hormigón para carreteras
El hormigón es a compresión, pero no a tracción, por lo que se suele utilizar junto con barras de acero. Cuando se añade acero al hormigón, la relación tensión-deformación cambia, lo que hace imposible que los ingenieros calculen con precisión los cambios de tiempo dentro del material. Al mismo tiempo, bajo la influencia del flujo de tráfico, la temperatura, la humedad y otros factores ambientales, los puentes inevitablemente sufrirán algunas enfermedades. Para los puentes de hormigón ordinarios, una enfermedad común son las grietas del hormigón, que se pueden dividir en grietas estructurales y grietas no estructurales según sus propiedades. Entre ellas, se debe prestar más atención a las grietas estructurales. Para puentes de vigas continuas de luces largas, también se debe prestar atención a la deflexión del puente a mitad de luz. Además, algunos desastres naturales y factores de construcción también pueden causar enfermedades en los puentes, como daños a la superestructura, grietas y daños a los pilares y estribos, y deformación de los apoyos. Según las diferentes situaciones y ubicaciones de las enfermedades de los puentes, el plan de refuerzo debe seleccionarse de manera razonable.
En la actualidad, existen docenas de tecnologías de refuerzo de puentes, tales como: método de refuerzo de concreto de reemplazo, método de refuerzo de sección transversal ampliada, método de refuerzo de acero adherido, método de refuerzo de placa de acero adherido, método de refuerzo de acero adherido, método de refuerzo de acero adherido método de refuerzo con fibra de carbono (CFRP), método de refuerzo con alambre enrollado, método de refuerzo con pernos de anclaje (solo aplicable al refuerzo de estructura de concreto con resistencia C20-C60), método de refuerzo de concreto impregnado con polímeros, método de refuerzo con fibra de vidrio, método de refuerzo pretensado, etc. Se deben respetar dos principios al reforzar: primero, el refuerzo no debe causar nuevas enfermedades al puente. Segundo, el refuerzo no debe causar más daños a la estructura dañada. Para las enfermedades estructurales, el plan de refuerzo puede utilizar una variedad de métodos de refuerzo para abordar la enfermedad de manera integral.
3. Tecnología de refuerzo de puentes de hormigón para carreteras
3.1 Método de refuerzo de hormigón de sustitución
Cuando la resistencia de la viga en el área de compresión es muy insuficiente o encuentra una excéntrica columna de compresión, se puede utilizar el método de refuerzo de hormigón de reemplazo. Utilice el diagrama envolvente del momento flector para determinar la sección peligrosa del miembro con la menor resistencia del concreto y reemplácelo con concreto nuevo de mayor grado en la zona de compresión. Aunque se trata sólo de una sustitución parcial, según experimentos pertinentes, el efecto es similar al de ampliar la sección transversal y no afecta al espacio libre del puente.
3.2 Método de ampliación de la sección transversal
El método de ampliación de la sección transversal se refiere a aumentar el área de hormigón y las barras de acero al mismo tiempo, de modo que el hormigón viejo y el nuevo formen una conjunto, aumentando el área de tensión y la altura efectiva del componente. Mejorar la capacidad de carga del puente. Este método se usa ampliamente y tiene un método de diseño maduro, que se puede usar para fortalecer estructuras como vigas, losas, columnas, etc., y también se puede usar para fortalecer las nervaduras del arco de puentes de arco de concreto. Después del refuerzo, la carga muerta de la superestructura del puente aumenta y, si es necesario, es necesario reforzar al mismo tiempo los cimientos del puente. La clave para el diseño del refuerzo es abordar los problemas de funcionamiento de la superficie de la junta. Según la literatura relevante, la selección de materiales con alta capacidad de deformación por tracción y propiedades de baja contracción puede mejorar las propiedades de corte y tracción de la superficie de la junta. El cálculo del estado límite de la capacidad portante de la viga principal se realiza a partir de la viga mixta sometida a esfuerzos secundarios. Por lo general, cuando se utiliza el método de construcción de ampliación de la sección transversal, se considerará el refuerzo del pavimento del tablero del puente y también se considerará la tensión del pavimento. Este método es sencillo de calcular, puede mejorar la capacidad de carga y la rigidez de la viga principal, es fácil de construir y tiene poco impacto en el tráfico, pero requiere una gran cantidad de ingeniería y un largo ciclo de mantenimiento.
3.3 Método de refuerzo con placas de acero pegadas
El método de refuerzo con placas de acero pegadas se puede utilizar para solucionar la corrosión de las barras principales longitudinales del puente viga-losa, grietas transversales en las barras principales viga, capacidad portante insuficiente de la viga principal y otros problemas de flexión y tensión, problemas como el refuerzo de piezas simples, que requieren que la humedad ambiental no sea superior al 70% y sin corrosión química. Al pegar placas de acero en puntos débiles o bordes tensos, las placas de acero pueden reemplazar a las barras de acero, mejorando así la condición de tensión del puente. Las pruebas relevantes han demostrado que pegar placas de acero en los lados y la parte inferior de las vigas de concreto no solo puede aumentar la capacidad de carga a la flexión, sino también aumentar la rigidez a la flexión de la viga, reduciendo así la deflexión y el agrietamiento del concreto. Vale la pena señalar que al procesar la superficie de la junta y perforar orificios para pernos enterrados, se dañará la estructura de concreto original.
Para los miembros de acero que utilizan este método, cuando la placa de acero alcanza la fluencia y entra en la etapa de falla, la placa de acero se desprenderá parcialmente del concreto, causando grietas oblicuas (similares a los miembros de corte de concreto reforzado ordinarios), lo que provocará más daños. al miembro concreto. Para evitar este problema, la fuerza de unión de la resina epoxi debe exceder la fuerza de unión del concreto, y la placa de acero debe ser lo más delgada y larga posible, con suficientes líneas de trazado para dar rienda suelta a las propiedades de tracción de la placa de acero. . Se recomienda que el método de anclaje se pegue y fije incorrectamente.
3.4 Método de refuerzo para pegar láminas de fibra de carbono
El plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) tiene alta resistencia (más de diez veces mayor que el acero de construcción general), peso liviano y operación simple. y sin corrosión, etc. ventaja. Puede utilizarse para reforzar puentes de hormigón contra flexión, corte y compresión excéntrica, especialmente para puentes antiguos y losas con relaciones de refuerzo bajas. Este método es generalmente eficaz para puentes de hormigón con relaciones de refuerzo más altas y, por lo tanto, se utiliza a menudo en combinación con otros métodos. Para pilares de hormigón, el refuerzo de tela de fibra de carbono tiene un mejor efecto. El método de refuerzo con tela de fibra de carbono tiene muchas ventajas. Puede mejorar en gran medida la resistencia y la capacidad de carga de los componentes de hormigón sin aumentar la carga muerta y el tamaño de la sección transversal. Sin embargo, carece de estándares de diseño detallados y especificaciones de construcción y debe someterse a una protección especial contra incendios. tratamiento antes de que pueda ponerse en uso.
En la actualidad, cuando la superficie curva se refuerza con tela de fibra de carbono, la carga de flexión de la viga transversal en forma de T generalmente se calcula de acuerdo con el "Código de diseño para puentes de hormigón armado y hormigón pretensado para carreteras". y Alcantarillas". Al calcular la fórmula, debido a la alta resistencia de la fibra de carbono, es seguro tomar un coeficiente de reducción de flexión de 0,9. El aumento en la carga de flexión después del refuerzo no puede ser demasiado grande (>:30%) para controlar problemas como la deformación y grietas. En la construcción real, cuando la carga muerta del puente es grande, también se debe considerar la tensión secundaria, es decir, la tensión de la tela de fibra de carbono va por detrás del valor de deformación en el borde de la zona de tensión del hormigón. Según investigaciones relevantes, se puede considerar de manera flexible que la viga principal de un puente de hormigón armado ordinario se encuentra en la segunda etapa de trabajo bajo la acción del momento flector, y el momento flector de inercia se puede calcular utilizando la sección convertida. Por lo tanto, la deformación inicial del borde de tensión de la viga se puede calcular de la siguiente manera:
i0 - el momento de inercia convertido de la sección fisurada
x0 - la altura teórica de la zona de compresión
p>
Desde la perspectiva de la experiencia en construcción, es mejor pegar láminas de CFRP con la misma longitud que la viga reforzada. Al realizar el refuerzo de flexión, se deben pegar láminas de fibra de carbono en la viga reforzada. parte inferior y laterales de la viga. Al realizar refuerzo de cortante se debe formar un plano de refuerzo en forma de U y anclar los extremos de las piezas de fibra de carbono.
3.5 Método de refuerzo pretensado
El método de refuerzo pretensado puede tener múltiples efectos de fortalecimiento, descarga y cambio de la fuerza interna de la estructura, evitando el retraso de otros métodos de refuerzo, y es especialmente adecuado para estructuras de puentes Enfermedades, como capacidad de flexión insuficiente de la sección normal, deflexión excesiva de la viga y grietas anchas en la superficie, resistencia al corte insuficiente de la sección oblicua de la viga, alta deformación y deflexión continua en el medio de la Puente de vigas continuas de hormigón de alta tensión, etc. Dado que el comportamiento mecánico de la nueva estructura después del refuerzo pretensado es diferente al de la estructura original, es necesario calcular cuidadosamente la ubicación y el número de tendones pretensados. Teniendo en cuenta que el hormigón del puente antiguo cambia lentamente, la tensión de los tendones pretensados no debe exceder los 150 MPa. Además, los bloques de dirección y los puntos de anclaje de los tendones pretensados deben estar estrictamente protegidos contra la corrosión, y se deben utilizar rayos X para el monitoreo en tiempo real durante el proceso de construcción para reducir mayores daños al puente causados por errores de diseño. Las desventajas del método de refuerzo pretensado son que es propenso a la corrosión, inflamabilidad y daños a la apariencia del puente.
Para evitar los inconvenientes anteriores se puede utilizar hormigón proyectado y plástico reforzado con fibras para proteger los tendones pretensados y reducir la erosión externa. Dado que la resina epoxi es quebradiza después del endurecimiento, el método de refuerzo pretensado generalmente no se usa en ambientes de alta temperatura superiores a 60°C, ni en estructuras de puentes con grandes pendientes de concreto. La Figura 1 a continuación es un diagrama esquemático del refuerzo de un puente de vigas continuas de hormigón pretensado. Después de las pruebas, el puente todavía se encuentra en un estado elástico y su capacidad de carga cumple con los requisitos pertinentes. Sin embargo, hay deflexión a mitad del tramo, la tensión de tracción principal de la viga principal es relativamente grande y aparecen grietas en el alma y el techo de la viga cajón, la mayoría de las cuales están bajo tensión. El método de refuerzo consiste en engrosar el alma de la caja, colocar hilos de acero pretensados en el interior de la alma engrosada y pegar tela de fibra de carbono para fortalecer la placa superior de la viga de la caja. Para las almas de las vigas cajón, es aconsejable adoptar el esquema de pretensado interno. La fuerza unitaria de la viga de las barras de acero es pequeña y la posición de anclaje es mejor cuando la luz de la viga es de 1/8 de la raíz. Si encuentra áreas de presión complejas, debe evitarlas.
3.6 Cambiar el método de arquitectura
Este método reduce principalmente la tensión de los componentes que soportan carga y mejora el rendimiento del puente agregando componentes adicionales. Los métodos comúnmente utilizados incluyen: método de soporte simple a continuo; método de soporte adicional; sistema combinado de viga-arco de puente de viga; etc. Entre ellos, el método de agregar soportes es simple de construir, pero reducirá el espacio de uso y solo se puede utilizar cuando las condiciones pertinentes lo permitan.
Los gatos se utilizan como método de refuerzo para componentes rígidos.
4. Conclusión
Cada tecnología de refuerzo tiene su correspondiente ámbito de aplicación. En el refuerzo de puentes, se deben seleccionar diferentes métodos de refuerzo según los motivos del refuerzo del puente, sus propias características y las condiciones ambientales para garantizar la calidad del refuerzo del puente.
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