Fortalecimiento de puentes

Antecedentes en ingeniería

El diseño del puente de rampa B para el intercambio de una autopista cumple con los requisitos de la norma vigente. Sin embargo, dado que la carga real es mayor que la carga de diseño original por otras razones, es necesario reforzar la capacidad portante de la sección normal a flexión.

Las opciones alternativas incluyen pretensado externo, refuerzo de placa de acero encolada y lámina de refuerzo de fibra de carbono.

El método de pretensado externo se aplica en el refuerzo de puentes tanto en el país como en el extranjero. Ofrece las ventajas de equilibrar parte de la carga, mejorar la rigidez, cerrar grietas, reducir su anchura y mejorar su comportamiento. Sin embargo, dado que este método requiere dispositivos de tensión especiales, como anclajes y bloques de dirección, y que los tendones de pretensado externo requieren tratamiento anticorrosivo, la tecnología de construcción es bastante compleja.

Actualmente, el método de refuerzo de acero adhesivo se utiliza ampliamente en China. Gracias a su bajo precio y su construcción práctica, no requiere equipos especiales de tracción ni de refuerzo a diferencia del método de pretensado externo. Sin embargo, es fácil que se oxide en la interfaz entre el adhesivo y la placa de acero, lo que debilita la resistencia de la unión y, por consiguiente, afecta el efecto de refuerzo.

El método de refuerzo con fibra de carbono se originó en países desarrollados como Japón, en la década de 1980 y otros países desarrollados. En comparación con el método de acero reforzado, este método no debilita la resistencia de la unión interfacial ni requiere los complejos equipos de tensión, equipos y tecnología necesarios para el refuerzo del método de pretensado externo. El método de refuerzo con fibra de carbono, con sus excelentes propiedades mecánicas, tecnología de construcción sencilla, buena resistencia a la corrosión en condiciones climáticas adversas y buena resistencia a la fatiga bajo carga dinámica, se ha utilizado ampliamente en el refuerzo y la reconstrucción de ingeniería civil. En los últimos años, nuestro país también ha logrado grandes avances en este campo. El Centro Nacional de Investigación en Diagnóstico y Tecnología de Ingeniería de Reconstrucción de Edificios Industriales es una de las primeras unidades dedicadas al estudio del refuerzo de hormigón armado después del refuerzo con CFRP. Se han obtenido numerosos logros en investigación y se han llevado a cabo numerosas aplicaciones de ingeniería. Tras un riguroso estudio de viabilidad técnica y económica y con la aprobación del propietario, se adoptó el método de refuerzo con fibra de carbono.

Características del refuerzo de la envoltura de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP)

1. Obviamente, la capacidad de carga máxima de las vigas reforzadas bajo diferentes momentos de flexión iniciales mejora.

2. Bajo carga cíclica, la rigidez de la placa de puente reforzada con CFRP prácticamente no se degrada y presenta buenas características elásticas lineales. La estructura reforzada de CFRP ofrece buena resistencia a la fatiga.

3. El tablero del puente reforzado con CFRP tiene poco efecto sobre la rigidez del acero antes de ceder, pero la rigidez del refuerzo después de ceder es bastante significativa y la deformación de la placa del puente se reduce significativamente.

4. El tablero de puente reforzado con CFRP tiene un efecto inhibidor considerable sobre la formación de grietas. El ancho, espaciamiento y altura de las grietas se reducen, se vuelven más delgadas, densas y cortas, y el comportamiento de las grietas por flexión mejora notablemente, al igual que la resistencia a la corrosión de la placa del puente en entornos adversos.