Resumen

Debido a la influencia del entorno externo y los materiales internos, los puentes de concreto se deteriorarán con el tiempo. La estructura deteriorada debe repararse a tiempo para mantener su función original y extender su vida útil. A veces, debido a un diseño deficiente o una construcción inadecuada, también deben fortalecerse para adaptarse a diversos cambios ambientales y aumentos de carga, por lo que hay una variedad de tecnología de refuerzo de puentes.

En la actualidad es muy común utilizarPolímero reforzado fibra de carbono(CFRP) compuesto para reforzar puentes, especialmente cuando la estructura está en ambiente corrosivo, es más adecuado utilizar este tipo de material compuesto para reforzar puentes. Hay dos métodos para que CFRP refuerce puentes: uno es pegar tela de carbono directamente sobre la superficie de tracción del concreto; el otro se llama método de incrustación, que primero abre una ranura en la capa protectora de concreto, rellena resina epoxi y luego inserta una placa de carbono o barra de carbono en ella. Estos dos métodos se unen entre sí con hormigón de refuerzo. La tela de carbono (laminado) debe adherirse firmemente al concreto en un rango completo para evitar daños prematuros debido a la apertura del pegamento.

En los últimos años, el laminado de FRP pretensado se ha utilizado para reforzar puentes, lo que puede maximizar la capacidad de carga y mejorar el rendimiento del servicio.

La Fig. 1 muestra las curvas de deflexión de carga de vigas no reforzadas, vigas reforzadas FRP y vigas reforzadas pretensadas. Se puede ver en el diagrama que la capacidad de carga final de las vigas reforzadas con FRP mejora mucho, pero su ductilidad es menor que la de las vigas reforzadas sin FRP, especialmente las vigas reforzadas con FRP pretensado.

La reducción de la ductilidad es digna de una seria consideración porque puede conducir a un fallo por fragilidad sin previo aviso. Por lo tanto, debemos sopesar las ganancias y pérdidas al usar FRP para reforzar estructuras de concreto. Desafortunadamente, la mayoría de los colegas solo se enfocan en mejorar la capacidad de carga.

En los últimos años, los ingenieros han comenzado a prestar atención a tal problema: cómo mejorar la ductilidad de la estructura mientras mejora su capacidad de carga. Se ha sugerido que el FRP no está unido a la superficie del hormigón en absoluto, sino que está anclado mecánicamente. Otros han propuesto un método de pegar sólo los dos extremos y no el medio. Se recomienda en este documento que solo se adhiera una parte de la sección, y la prueba y el análisis muestran que este método mejora la ductilidad del miembro reforzado.

Propiedades de flexión de refuerzo unido de longitud completa

Es el método más comúnmente utilizado para pegar tela de carbono en la superficie de concreto. Puede hacer que dos tipos de materiales formen una sección compuesta completa, que se analiza mediante el método convencional de compatibilidad de deformación. El proceso de análisis de sección se muestra en la Figura 2.

De acuerdo con el principio de equilibrio de fuerzas, se puede obtener el área A, F B FRP requerida. En este momento, cuando se destruye la sección, el FRP se romperá y el concreto se triturará al mismo tiempo. Si la cantidad de FRP es demasiado alta, el concreto se triturará primero, es decir, una falla frágil. En el análisis anterior, se supone que la barra de acero original ha cedido cuando se destruye la sección. Este es el caso más común porque concreto Liang Dadoo es un diseño de barra baja.

Propiedades de flexión de pasta de longitud parcial

El pegado de longitud parcial es el pegado consciente de una cierta longitud de FRP, mientras que la otra parte no se pega con la superficie de concreto. Por ejemplo, las vigas simplemente soportadas no se pueden pegar en el tramo medio y solo se pegan cerca de los extremos de los soportes. La longitud de la pasta debe cumplir con los requisitos de tensión de FRP.

Un caso extremo es completamente sin unión, anclando solo en los extremos de FRP por medios mecánicos.

La Figura 3 muestra la distribución de la tensión y los patrones de deformación en tres condiciones: unión completa, unión parcial y no unión. Se supone que la figura son simplemente vigas soportadas sometidas a cargas concentradas en el tramo. La Fig 3A muestra la etapa de pre-deformación en la que la tensión de tracción de FRP en barras de acero parcialmente unidas (y completamente no unidas) es menor que en barras de FRP completamente unidas. La Fig. 3b es la etapa de rendimiento después del refuerzo. La tensión de la barra de acero ha alcanzado el rendimiento y la tensión no ha aumentado. Si la carga continúa, la tensión de FRP aumentará hasta que la tensión de FRP sea igual a la de la pasta completa.

Mejora de la ductilidad de componentes reforzados

En el método de refuerzo de unión parcial, una sección se separa del hormigón, y no se forma ninguna sección compuesta con la estructura original, y no hay condición de compatibilidad de deformación. Para lograr la coordinación de la deformación, la sección no unida de FRP debe alargarse primero hasta que el alargamiento sea igual al alargamiento del hormigón a la misma altura. Es decir, la tensión de FRP es igual a la tensión media del hormigón a la misma altura, lo que aumenta la energía de deformación y mejora la ductilidad de la estructura.

Conclusión

(1) El análisis y el cálculo de la estructura muestran que la ductilidad del miembro reforzado se mejora mediante el método de unión parcial, mientras que la capacidad de carga de la estructura aumenta.

(2) Los resultados de la prueba muestran que la ductilidad de flexión de las vigas fortalecidas por la unión parcial obviamente mejora, pero se debe evitar el fenómeno de apertura prematura del pegamento.

(3) El método de refuerzo de pasta completa reduce la ductilidad de las estructuras y puede causar fallas frágiles de las estructuras.