¿Cómo fortalecer puentes en ingeniería de tráfico?
En general, el refuerzo de puentes incluye la reparación de puentes dañados y la transformación de puentes originales. Entre ellos, la reparación de puentes dañados generalmente se debe al envejecimiento de los puentes y a una operación y mantenimiento inadecuados. Causas naturales como la quema de basura debajo de los puentes han provocado que algunos puentes se enfermen y necesiten ser reparados; Los puentes originales generalmente se deben al aumento en el volumen de tráfico y el diseño. La mejora de los estándares de carga y la ampliación del ancho de la subrasante de la carretera han hecho que algunos puentes ya no puedan cumplir con los requisitos de transporte actuales y requieran reconstrucción.
Además de cumplir con las especificaciones de diseño y cumplir con los principios de viabilidad tecnológica, racionalidad económica y seguridad estructural, el refuerzo del puente también debe pasar por ciertos procedimientos y pasos, lo que requiere una inspección específica del puente antes del refuerzo. Probar y luego realizar un diseño de plan de refuerzo específico. En el diseño de refuerzo específico, primero se deben aclarar los principios de refuerzo de "durabilidad, economía y seguridad".
1) Para puentes grandes y puentes extragrandes, cuando es necesario reforzar los principales componentes de soporte de carga, los planes de diseño de refuerzo deben diversificarse y la comparación de planes y la evaluación económica deben llevarse a cabo para Seleccione el mejor plan de refuerzo 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, tanto como sea posible Reducir la interferencia a los vehículos y peatones sobre y debajo del puente, y tomar las medidas necesarias para reducir la contaminación del medio ambiente circundante;
4) El diseño y la construcción del refuerzo no deben dañar la estructura original tanto como sea posible y conservar las características útiles de los componentes valiosos para evitar desmantelamiento o reemplazo innecesarios;
5) Durante la construcción de refuerzo, se deben tomar medidas de monitoreo de seguridad para garantizar la seguridad del personal de construcción y las estructuras. .
2 Selección del esquema de refuerzo
El esquema de refuerzo está relacionado con muchos factores. Es muy importante elegir un esquema de refuerzo razonable. A menudo se consideran los siguientes factores:
1) Tipo de estructura del puente;
2) Topografía, hidrología y condiciones naturales de la ubicación del puente;
3) Análisis y conclusiones de la investigación sobre el estado actual del puente. ;
4) Nivel de tecnología de construcción;
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5) Si se puede cerrar el tráfico;
6) Efecto de refuerzo esperado;
7) Monto de la inversión de capital.
Métodos comunes de refuerzo de puentes
Métodos comunes de refuerzo de superestructura de puentes
Método de refuerzo pretensado externo:
Método de pretensado externo El refuerzo El principio es colocar materiales pretensados en la zona de tensión del borde inferior de la viga y generar un pretensado excéntrico en el cuerpo de la viga a través de la tensión. Bajo la acción de esta presión excéntrica, el cuerpo de la viga se arqueará hacia arriba, desplazando parte de la auto-tensión. tensión de peso y reducir la La deformación estructural y el ancho de la grieta mejoran la tensión estructural, lo que puede aumentar en gran medida la capacidad de carga estructural. En comparación con la estructura de hormigón pretensado habitual, las barras de fuerza y la estructura original sólo están conectadas a las vigas en los puntos de anclaje, de forma similar a la estructura pretensada no adherida. Este método puede mejorar y ajustar en gran medida la condición de la estructura original y aumentar la rigidez estructural y la resistencia a las grietas con un pequeño aumento del peso propio. Este método es adecuado para el refuerzo temporal cuando pasan vehículos pesados y también se puede utilizar como medida de refuerzo permanente para mejorar la capacidad de carga del puente.
Las principales situaciones aplicables de este método son: cuando los tendones pretensados o las barras de acero ordinarias en vigas de hormigón están severamente corroídas y otras enfermedades hacen que la capacidad portante estructural disminuya, es necesario aumentar el nivel de carga de; el puente; se utiliza para controlar grietas en el cuerpo de la viga y barras de acero. Amplitud de tensión de fatiga adecuada para estructuras en condiciones de alta tensión, especialmente el refuerzo de estructuras grandes;
Los métodos de pretensado externo comúnmente utilizados actualmente incluyen: el siguiente método de refuerzo con tirante pretensado y el método de refuerzo externo de haz de alambre de acero pretensado.
Método de conversión y refuerzo del sistema
Cambiar el sistema estructural para reforzar el puente antiguo suele referirse a añadir componentes adicionales o realizar una transformación técnica, que cambia el sistema de tensiones y las condiciones de tensión del puente. puente, causando así reducir la tensión de los componentes que soportan carga, mejorar el rendimiento del puente y lograr el propósito de aumentar la capacidad de carga. Esta tecnología tiene las ventajas de mejorar la capacidad de carga estructural, aumentar la rigidez estructural y reducir la deflexión.
Método de refuerzo de agregar componente
El método de refuerzo de agregar componente se refiere principalmente a agregar vigas longitudinales para mejorar la capacidad de carga o ampliación y reconstrucción, y agregar diafragmas para fortalecer las conexiones laterales. Cuando la base del muelle tiene un buen rendimiento de seguridad y tiene 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, nuevas vigas longitudinales con alta carga. La capacidad de carga y la alta rigidez se utilizan generalmente para hacer que las vigas nuevas y viejas estén conectadas entre sí y soporten la misma fuerza. Para aquellos que necesitan ser ampliados y reconstruidos, también es necesario ampliar los pilares y estribos.
Los métodos comúnmente utilizados se pueden dividir en: agregar refuerzo de viga longitudinal (sin ensanchar la plataforma del puente) de acuerdo con la forma de tensión combinada de agregar componentes y vigas principales nuevas y antiguas; agregar refuerzo técnico de viga lateral; transformación; ampliación bilateral Transformación técnica; añadir refuerzo de viga auxiliar.
Método de refuerzo con placa de acero
El refuerzo con placa de acero consiste en utilizar un adhesivo para pegar la placa de acero en el borde de tracción o en la parte débil de la estructura de hormigón armado para que quede integral con la estructura. Un método de refuerzo que mejora la capacidad portante de las vigas. Si se utilizan pernos de anclaje para anclar la placa de acero a la viga, también se denomina método de placa de acero de anclaje. En este momento, la placa de acero puede ser apropiadamente más gruesa. La placa de acero fijada 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.
Y las placas de acero se pueden cortar de acuerdo con las necesidades de diseño durante la construcción, lo que puede ejercer eficazmente la resistencia a la flexión, la resistencia a la compresión y la resistencia al corte de los componentes de acero adheridos. La tensión será uniforme y no se producirá ninguna concentración de tensión en el hormigón. Además, este método también tiene las ventajas de una construcción simple y rápida, no afecta la apariencia estructural, tiene bajos costos de refuerzo, no reduce el espacio libre del puente y no aumenta mucho la carga. La desventaja es que la calidad y durabilidad del adhesivo son los principales factores que afectan el efecto de refuerzo.
Método de refuerzo de fibra de carbono
La tecnología de refuerzo de fibra de carbono en pasta se refiere al uso de adhesivo de alto rendimiento para pegar tela de fibra de carbono en la superficie de la estructura del edificio. Cuando aumenta la carga estructural, la. dos colapsarán. Trabajarán juntos para mejorar la capacidad de carga de los componentes, logrando así el propósito de refuerzo. Las características mecánicas de los materiales compuestos de fibra son que su tensión y deformación son completamente elásticas 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 una velocidad de construcción rápida, un período de construcción corto y una calidad de unión fácil de garantizar, es un material ideal para reforzar estructuras antiguas. puentes. 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. También es el eslabón débil en la trayectoria de transmisión de fuerza de los dos. Por lo tanto, el material de unión debe tener suficiente rigidez y. fuerza para asegurar la fuerza de corte entre la fibra de carbono y la transmisión del concreto, y debe tener suficiente tenacidad para evitar fallas en la unión frágil debido al agrietamiento del concreto. 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, asegurando que soporte la misma tensión que 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 colocar una capa de hormigón armado en la parte superior de la viga (tablero del puente) para que sea consistente con el original. un método común y eficaz para formar un todo con la viga principal, aumentando así la altura efectiva y la sección de compresión de la viga principal, aumentando la rigidez general de la plataforma del puente y mejorando la capacidad de carga del puente. Para reducir la carga muerta aumentada por la capa de refuerzo, la capa de pavimento de la plataforma del puente original a menudo se corta, y la nueva y la vieja se pueden combinar bien y soportar la misma fuerza.
Métodos de refuerzo comúnmente utilizados para reforzar la subestructura de un puente
Método de refuerzo y ensanchamiento del pilar de pila
Este método es adecuado cuando la capacidad portante de los cimientos es insuficiente o la profundidad de enterramiento es demasiado poco profundo, y el muelle. Este es el caso cuando la plataforma es una base sólida rígida de mampostería u hormigón. La expansión del área de los cimientos debe determinarse mediante la verificación de la resistencia de los cimientos.
Método de refuerzo de cimentación de pilotes suplementarios
Cuando hay una capa de lecho suave debajo de la base de la pila del puente, el estribo de la pila se hundirá para este propósito, el método de refuerzo de cimentación de pilotes suplementarios es un; método común y eficaz. Este método consiste en agregar pilotes perforados alrededor de la base del pilote para aumentar la capacidad de carga de la base y mejorar la estabilidad de la base.
Método de refuerzo de aro o vaina de hormigón armado
El método de refuerzo de aro o vaina de hormigón armado es un método para reforzar aros o vainas de acero y hormigón debido a una profundidad de enterramiento de los cimientos insuficiente de los pilares del puente o debido a al control de calidad de la construcción Cuando el pilar del muelle se agrieta debido a laxitud y otras razones, a veces se producen grietas pasantes, que pueden reforzarse con correas de hormigón armado o aros de acero.
Método de refuerzo de un nuevo muro de contención auxiliar en el pilar del puente
Debido a que la presión horizontal del suelo en la parte posterior del pilar es demasiado grande, lo que hace que el pilar se incline, se debe construir un muro de contención. construido detrás del estribo 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 facilitar la instalación de la superestructura. En este caso, sólo se ensancha el pilar, y no es necesario reforzar la viga superior, el cuerpo del pilar ni los cimientos.
Se puede utilizar una variedad de métodos de refuerzo comunes de forma neutral y optimizarlos en combinación para 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 en la capacidad de carga de la estructura del puente reforzado está restringida por la estructura original, como la relación de refuerzo de la estructura original, el tamaño de la sección transversal, etc., y es imposible aumentarlo sin límite. Capacidad de carga;
3) Para el cálculo del refuerzo de estructuras complejas de puentes de gran luz, generalmente se requiere el análisis general de la estructura. La herramienta eficaz es la finita. El método del elemento y los efectos no lineales deben considerarse cuando sea necesario.
4) Cuando se realizan ensanchamientos y refuerzos al mismo tiempo, es aconsejable conectar la parte ensanchada con el puente original en su conjunto para dar pleno juego al efecto de descarga de la parte recién añadida.
Características y ventajas de la fibra de carbono
El uso de fibra de carbono en el refuerzo y reparación de estructuras de hormigón es una nueva tecnología que utiliza resina impregnada para colocar tela de fibra de carbono a lo largo de la dirección. de tensión o perpendicular a la dirección de la tensión. Se pega sobre los componentes de hormigón dañados para trabajar junto con las barras de acero originales de los componentes, reforzando así los componentes de hormigón. Después del refuerzo, se puede aumentar la resistencia a la tracción y al corte de la estructura, se puede mejorar eficazmente su resistencia, rigidez, resistencia al agrietamiento y ductilidad, y se puede controlar el desarrollo continuo de grietas y deflexión. Los materiales compuestos de fibra de carbono incluyen tela de fibra de carbono y materiales de unión. Una breve introducción es la siguiente: 4.1 La tela de fibra de carbono tiene las siguientes características
1) Alta resistencia
2) Cambio pequeño; en resistencia entre fibras individuales;
3) Película de alta elasticidad para proporcionar un refuerzo efectivo
4) La resistencia es estable y permanece sin cambios durante la fabricación y el procesamiento;
5) Tiene buenas propiedades químicas y no es fácil de reaccionar con el mundo exterior, provocando cambios en sus propiedades originales.
El material adhesivo tiene las siguientes características
El rendimiento del material adhesivo es la clave para garantizar la perfecta cooperación entre la fibra de carbono y el hormigón. También es el eslabón débil en la tensión. -El proceso de rodamiento entre la fibra de carbono y el hormigón debe tener suficiente rigidez y resistencia para garantizar la transmisión de la fuerza de corte entre la fibra de carbono y el hormigón y, al mismo tiempo, aplicar suficiente tenacidad para evitar la falla de la 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 tasa de contracción de curado pequeña. Los materiales de unión incluyen principalmente tres categorías: imprimación, material nivelador y resina impregnada. Sus funciones son las siguientes:
Imprimación: sumergida en la superficie del concreto para fortalecer la resistencia de la superficie del concreto y así mejorar la adhesión entre el concreto y el hormigón. la tela de fibra de carbono mejora la conectividad;
Material alisado: es probable que la tela de fibra de carbono se dañe o se ahueque por protuberancias afiladas, desalineaciones y esquinas en la superficie del concreto, lo que reduce la resistencia. El material nivelador puede rellenar agujeros o pendientes causados por el deterioro de la superficie del hormigón o el tratamiento de la superficie. Por otro lado, se puede utilizar para pulir esquinas de 90° de rectángulos y rellenarlas en forma de arco.
Resina impregnada: la tela de fibra de carbono pegada continuamente se combina 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 la fibra. . Al mismo tiempo, la tela de fibra de carbono y el hormigón se unen para formar un todo compuesto que puede resistir simultáneamente 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 antifatiga, Resistencia a terremotos, resistencia al viento, control de expansión de grietas y deflexión.
Excelente estabilidad química. La tela de fibra de carbono tiene fuertes capacidades de ácido, álcali, sal, ultravioleta e impermeabilidad. Tener suficiente capacidad para adaptarse a los cambios de temperatura. Después de agregar una capa ignífuga, puede prevenir eficazmente el fuego. Por lo tanto, la adaptabilidad de la estructura a ambientes externos hostiles se puede mejorar en gran medida y se puede extender la vida estructural.
El material en sí es ligero y resistente. No aumenta el volumen estructural y no cambia la apariencia estructural. El peso estructural añadido es insignificante, lo que permite pintarlo del color deseado sin dejar restos de refuerzo.
El proceso de construcción es sencillo y se puede operar con pequeñas herramientas eléctricas. Hay menos tipos de trabajo, menos mano de obra, períodos de construcción cortos y progreso rápido. Más datos muestran que la construcción se puede llevar a cabo bajo vibración continua del tráfico sin afectar el efecto de refuerzo, acortando así en gran medida el tiempo de interrupción de la construcción y obteniendo mayores beneficios económicos y sociales.
Grietas comunes en puentes y sus métodos de tratamiento
Debido a que las grietas de los puentes son una enfermedad de puentes muy común y potencialmente peligrosa, las grietas deben tratarse de manera oportuna.
Las grietas se pueden dividir en categorías según las causas de su formación.
La primera categoría: grietas causadas por cargas externas, llamadas grietas estructurales (también llamadas grietas por tensión, por su distribución y ancho). están relacionados con la carga externa. La aparición de tales grietas indica que la capacidad de carga estructural puede ser insuficiente o puede haber otros problemas graves.
La segunda categoría: grietas causadas por deformación, llamadas grietas no estructurales. Cuando la deformación estructural causada por factores como cambios de temperatura y contracción del concreto está restringida, se generará autotensión dentro de la estructura. esta tensión alcanza la resistencia máxima a la tracción del hormigón, provocará grietas en el hormigón. Una vez que aparecen las grietas, la deformación se libera y la tensión propia desaparece.
Existen diferencias obvias entre los dos tipos de grietas y los efectos nocivos también son diferentes. A veces, los dos tipos de grietas se fusionan. Los datos de la encuesta muestran que entre los dos tipos de grietas, las grietas causadas por deformación representan alrededor del 80% y las grietas causadas por carga representan alrededor del 20%. El análisis de las causas de las grietas es la base para evaluar los peligros de las grietas, repararlas y reforzarlas. Si las grietas se tratan a ciegas sin análisis e investigación, no sólo no se lograrán los resultados esperados, sino que también puede existir el riesgo de accidentes repentinos. estar oculto.
Lechada de juntas
La lechada de juntas consiste en verter una determinada proporción de lechada de cemento (arena) y lechada de resina epoxi (arena) en la estructura a través de una jeringa a una determinada presión. huecos, desempeña el papel de rellenar grietas, prevenir la corrosión de las barras de acero y mejorar la resistencia general de la estructura. Las grietas son comunes en las enfermedades de los puentes y las causas de las grietas son muchas y complejas. Una vez que se produce una grieta en una estructura, se produce una redistribución de tensiones en su sección estresada, lo que significa que la sección estresada efectiva se vuelve más pequeña, la tensión estructural aumenta y la capacidad de carga se reduce. El rejuntado de juntas consiste en rellenar las grietas de la estructura con materiales cementantes, de modo que la acción y transmisión de fuerza pueda restaurarse al estado original en la medida de lo posible.
La lechada para juntas se utiliza generalmente para tratar grietas en las estructuras superiores e inferiores de los puentes. La lechada se divide en lechada de cemento, mortero de cemento, lechada de resina epoxi, resina epoxi, mortero, etc. Depende cuál se utilice. Depende de la situación real. Por lo general, la lechada de cemento (arena) se utiliza para las grietas en pilares de piedra, plataformas y anillos de arco. El tamaño de las grietas determina si se debe agregar arena a la lechada. El uso de lechada de cemento (arena) tiene un bajo costo y un buen efecto. El mortero de resina epoxi se utiliza generalmente en estructuras de hormigón armado porque las grietas producidas por los componentes de hormigón armado son más pequeñas, más fáciles de rellenar y tienen buena adherencia. El mortero de resina epoxi se utiliza principalmente para grietas en plataformas de puentes.
Primero use mortero de cemento 1:1 para unir. Al realizar la unión, se deben reservar orificios de lechada con un diámetro de aproximadamente 6-8 mm. El espacio entre los orificios depende del ancho de la grieta. El ancho de la junta es de 0,3 a 0,4 m, el espacio entre orificios en la junta pequeña es de 0,4 a 0,5 m. La lechada se puede realizar después de que el mortero para juntas alcance cierta resistencia.
Las grietas en las vigas de hormigón armado son pequeñas y deben unirse con resina epoxi. Cualquier grieta de más de 0,1 mm debe dejar orificios para el enlechado. El espacio entre los orificios es generalmente de 0,4 a 0,5 m. El método de enlechado es aproximadamente el mismo que el de enlechado. En el refuerzo de puentes de carreteras antiguos, la lechada de juntas es uno de los métodos de tratamiento integrales que se utiliza comúnmente mediante la observación de la carga y el uso, el efecto es bueno.
Conclusión
Por tanto, el refuerzo y mantenimiento de los puentes son fundamentales y constituyen una de las medidas técnicas para garantizar la fluidez de las carreteras. Ahorra mucha mano de obra, material, finanzas, recursos, etc. Cómo utilizar correctamente los puentes es un problema que debemos resolver urgentemente ahora.
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