Reforço e reparação de pontes de concreto antigas

Breve introdução do design do projeto de reconstrução do viaduto

O viaduto Jian Xiang está localizado na intersecção do anel viário norte quatro e da via expressa Badaling em Pequim. Foi concluído em 1998. A superestrutura da ponte tem 6 vãos, L = 18 m de viga de concreto protendido simplesmente apoiada. O cinturão de isolamento está localizado no centro, e os dois lados são faixas motorizadas bidirecionais. Os dois lados externos são uma faixa não motorizada com uma largura total de 55 m. Com o crescimento do volume urbano, a largura existente do viaduto não pode atender às necessidades do volume de tráfego. Para garantir que o 4º anel viário se torne uma via expressa urbana, é necessário alargar a ponte existente para 72 m em ambos os lados do sul e norte, reconstruir as pontes existentes para veículos não motorizados em ambos os lados em pontes rodoviárias auxiliares e construir novas pontes para veículos não motorizados. Atualmente, a viga principal e a viga de cobertura do pilar central da superestrutura da ponte são projetadas de acordo com o automóvel - grau Super 20 e Trailer - grau 120. A carga da viga principal e da viga de cobertura do pilar central da superestrutura correspondente à faixa não motorizada são projetadas de acordo com o grau automóvel-15 e o grau trailer-80, e a carga deve ser grau automóvel-20 e grau trailer-120 quando a ponte rodoviária auxiliar for reconstruída. Atualmente, a viga principal da ponte não motorizada é removida e substituída, mas as vigas de cobertura do pilar central de veículos motorizados e veículos não motorizados não foram desconectadas, o que é uma estrutura contínua de concreto armado comum de seção transversal variável de três vãos e uma junta.

Após cálculos e comparações repetidos, para minimizar o trabalho de reforço na área de momento de flexão positivo e negativo da viga de cobertura, por um lado, as medidas para reduzir o peso morto da ponte são adotadas, e o tabuleiro de concreto é alterado para um tabuleiro de concreto leve (peso unitário é 19KN/m3). Por outro lado, a largura da coluna do pilar sob a cobertura do pilar do meio será alargada, e o momento de flexão positivo e negativo e a força de cisalhamento da viga de cobertura serão reduzidos correspondentemente. Desta forma, a configuração de reforço atual das vigas de cobertura parcial dos veículos automotores pode atender aos requisitos de projeto, e a tensão das vigas de cobertura parcial das estradas auxiliares correspondentes (agora pontes não automobilísticas) é 10-15% diferente dos requisitos de projeto. Para salvar o projeto, e de acordo com a situação de que o tráfego do 4º Anel Rodoviário não pode ser interrompido, 20 zonas de momento positivo e negativo das cinco fileiras de vigas de cobertura do pilar do meio de toda a ponte são reforçadas e fortalecidas com a aprovação dos departamentos relevantes. A área de todas as vigas de cobertura da ponte é de 395 m².

Esquema de reforço e seleção de materiais

Esquema de reforço estrutural

O projeto original das vigas de cobertura para pilares intermediários eram vigas de cobertura invisíveis, o que trouxe grandes dificuldades para o trabalho de reforço. O esquema de reforço de concreto reforçado com fibra de aço pulverizada (SFRC) e chapa de aço externa foi proposto primeiro. Como a extremidade da viga principal está a apenas 5 cm de distância do lado externo da viga de cobertura no vão, a viabilidade dos dois esquemas é menor do que a limitação do espaço de construção. Finalmente, o tecido de fibra de carbono unidirecional é selecionado para reforçar a viga de cobertura. A resistência à tração final do CFRP é 10 vezes maior do que a das barras de aço comuns, e seu módulo de elasticidade é semelhante ao das barras de aço. É adequado para reforço de estruturas de concreto armado. Além disso, a construção é simples e adequada para obras de reforço que exigem um curto período de construção.

Seleção de materiais

Nos últimos dois ou três anos, a China introduziu compósitos de fibra de carbono feitos nos Estados Unidos e no Japão, e realizou alguns projetos de reforço, e obteve bons resultados, mas o alto custo afeta a promoção e a aplicação. Recentemente, o surgimento de séries nacionais de tecidos compostos de fibra de carbono estabeleceu uma base para a seleção deste material de engenharia. Tecido de fibra de carbono e resina correspondente da Horse Construction são comparados. O tecido de fibra de carbono é feito de fio importado de alta qualidade, que é confiável e estável em qualidade e baixo custo. O produto passou pelo rigor do departamento nacional de inspeção de qualidade, e todos os índices de desempenho atingiram o nível de produtos semelhantes no exterior.

Tecnologia de construção de tecido de fibra de carbono unidirecional

Para garantir que a barra de aço tensionada original e a fibra de carbono reforçada possam trabalhar sincronizadamente, a diferença de tensão e deformação entre a barra de aço original e o tecido de fibra de carbono unidirecional deve ser encurtada o máximo possível. As medidas de descarga devem ser levadas em consideração ao fortalecer a tampa

vigas, para que o tempo de transferência das barras de reforço das vigas de cobertura originais para o tecido de fibra de carbono unidirecional possa ser adiado, as vigas de cobertura possam ser melhoradas ativamente, e as barras de reforço originais e o tecido de fibra de carbono unidirecional possam entrar no estado limite, respectivamente, quando forem destruídas, e a resistência geral das vigas de cobertura possa ser significativamente melhorada. As medidas de descarga para reforçar a viga de cobertura são: desmontar a viga principal com baixo padrão de carga original, colar tecido de fibra de carbono unidirecional para reforçá-la e instalar a nova viga principal de carga padrão.

A aplicação de reforço de tecido de fibra de carbono unidirecional da viga de cobertura do píer central no projeto de reforço do viaduto de Jianxiang economiza cerca de 25 milhões de yuans, reduz o período de construção e resolve o problema de construção ininterrupta. Grandes benefícios foram obtidos, o que foi elogiado pelas unidades relevantes.