การเสริมความแข็งแรงสะพานและอุโมงค์

1. การประยุกต์ใช้วัสดุ FRP ในงานวิศวกรรมสะพาน

1.1 การเสริมกำลังและการปรับปรุงโครงสร้างสะพาน

ในโครงการปรับปรุงโครงสร้างสะพานบางโครงการ การใช้วัสดุ FRP ไม่เพียงแต่สะดวกต่อการก่อสร้างเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของสะพานอย่างเห็นได้ชัด และมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง โดยทั่วไปแล้ว FRP หรือแผ่น FRP จะถูกใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงของสะพาน ซึ่งสามารถใช้ดัดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของสะพานได้ ในกระบวนการบำรุงรักษาและเสริมความแข็งแรงสะพานเหล็ก ควรคำนึงถึงปฏิกิริยาไฟฟ้าระหว่างเหล็กและคาร์บอนในโครงสร้าง ดังนั้นจึงควรมีมาตรการป้องกันที่เหมาะสม และเมื่อเลือกใช้วัสดุ FRP เราควรสังเกตว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุนั้นสอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบ

1.2 แทนการเสริมแรงแบบธรรมดา

ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนบางแห่ง FRP สามารถนำมาใช้แทนเหล็กเส้นเสริมแรงทั่วไปเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโครงสร้างได้ ตัวอย่างเช่น คานคอนกรีตเสริมเหล็กหรือพื้นสะพานสามารถใช้เหล็กเสริม FRP เป็นเหล็กเสริมหลักได้ ในทางปฏิบัติ พันธะระหว่าง FRP และคอนกรีตถือเป็นหัวใจสำคัญของโครงสร้างคอนกรีต FRP เพื่อเพิ่มความแข็งแรงพันธะระหว่าง FRP และคอนกรีต โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีการขึ้นรูปหรือการทำให้พื้นผิวของ FRP ขรุขระเป็นพิเศษในระหว่างการพัลทรูชัน (pultrusion) วิธีการแปรรูปประกอบด้วยการกด การยึดด้วยทราย หรือการพันเส้นใยเพื่อสร้างเกลียว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพพันธะระหว่าง FRP และคอนกรีต ได้แก่ รูปแบบการขึ้นรูปของ FRP ความหนาของชั้นป้องกันคอนกรีต ความแข็งแรงของคอนกรีต เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวที่ฝังอยู่ของชิ้นส่วน FRP

1.3 เอ็นอัดแรงสำหรับโครงสร้างคอนกรีตอัดแรง

การอัดแรงเบื้องต้นบน FRP ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของวัสดุ FRP ได้อย่างเต็มที่เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวและความแข็งของคานคอนกรีต FRP ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางปฏิบัติ คานและเหล็กเส้นอัดแรงเบื้องต้นมีสองประเภท คือ แบบ in vivo และ in vitro หากโครงสร้างคอนกรีตไม่สามารถจัดเรียงเหล็กเส้นอัดแรงเบื้องต้นจำนวนมากได้ง่าย หรือหากจำเป็นต้องใช้เหล็กเส้น FRP เพื่อเสริมความแข็งแรง สามารถใช้เทคโนโลยีการอัดแรงเบื้องต้นภายนอกได้ แต่ในทางปฏิบัติ การใช้เอ็นอัดแรงเบื้องต้นยังคงเป็นการประยุกต์ใช้หลัก

1.4. องค์ประกอบแรงที่ใช้กับสะพานที่รองรับด้วยสายเคเบิล

สายเคเบิลหลัก สายเคเบิลพัก และสายแขวนของสะพานที่รองรับด้วยสายเคเบิลบางแห่งมักจะอยู่ภายนอกคาน โครงสร้างประเภทนี้มักอยู่ในสภาวะรับแรงดึงสูงเป็นเวลานาน จึงอาจเกิดการกัดกร่อนจากแรงดึงได้ ความทนทานของสายเคเบิลสามารถปรับปรุงได้ภายในระยะเวลาอันสั้นโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม แต่อาการต่างๆ จะไม่หายไป วัสดุ FRP เนื่องจากมีความทนทานและทนต่อความล้าได้ดี จึงสามารถแก้ไขปัญหาพื้นฐานได้ นอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุ FRP มีความแข็งแรงสูง จึงสามารถนำไปใช้เป็นสายเคเบิลหลักหรือสายเคเบิลของสะพานที่รองรับด้วยสายเคเบิล ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการรับน้ำหนักและช่วงรับน้ำหนักของสะพานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

FRP ในวิศวกรรมอุโมงค์
2. การประยุกต์ใช้ FRP ในวิศวกรรมอุโมงค์

ในงานวิศวกรรมอุโมงค์ การประยุกต์ใช้ FRP ส่วนใหญ่อยู่ในด้านต่อไปนี้:

ประการแรก ตะแกรง FRP ไม่เพียงแต่มีความทนทานสูง แต่ยังมีน้ำหนักเบา แข็งแรง ติดตั้งง่าย และให้ผลลัพธ์ที่ดี ตะแกรง FRP ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในงานวิศวกรรมเสริมแรงอุโมงค์และโครงสร้างใหม่ ตะแกรง FRP สามารถมีบทบาทในการควบคุมการเสียรูปของหินโดยรอบได้ดีขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับจุดยึด

ประการที่สอง FRP ถูกใช้เป็นเหล็กค้ำยันของโครงสร้างอุโมงค์ ในงานวิศวกรรมอุโมงค์ ไม่ว่าจะใช้วิธีการออกแบบแบบใด โครงสร้างหลักของอุโมงค์ย่อมอยู่ในหินโดยรอบ ซึ่งมีสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย และปัญหาการกัดกร่อนก็เด่นชัดเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ หากใช้วัสดุ FRP เป็นหลักในการเสริมแรงโครงสร้าง เนื่องจากมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี จึงสามารถแก้ปัญหาได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังมีปัญหาอยู่บ้าง เนื่องจากโมดูลัสยืดหยุ่นของ FRP ต่ำ ทำให้ชิ้นส่วนคอนกรีต FRP อาจเกิดการเสียรูปหรือแตกร้าวได้ และไม่สามารถทำตะขอหรือแบบหล่อ FRP ในสถานที่ก่อสร้างได้ ทำให้ขั้นตอนการก่อสร้างค่อนข้างลำบาก

ท้ายที่สุด การประยุกต์ใช้ประสิทธิภาพการตรวจจับของ FRP นั้น FRP ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพการตรวจจับวัสดุที่สอดคล้องกับการใช้งาน จึงสามารถนำไปใช้ไม่เพียงแต่ในการเสริมแรงโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปแรง ความต้านทานของแท่ง CFRP จะเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะการรับรู้ หากนำคุณสมบัตินี้ของวัสดุ FRP มาใช้อย่างเต็มที่ในการตรวจจับและตรวจสอบการทำงานของโครงสร้างอุโมงค์ ไม่เพียงแต่จะสามารถสะท้อนแรงที่เกิดขึ้นจริงของโครงสร้างได้อย่างแม่นยำเท่านั้น แต่ยังหลีกเลี่ยงความไม่สะดวกจากการควบคุมแบบเทียมในภายหลังได้อีกด้วย