การเสริมความแข็งแกร่งของสะพาน

เทคโนโลยีการเสริมแรงและซ่อมแซมโพลีเมอร์เสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP wrap) เป็นเทคโนโลยีการเสริมแรงโครงสร้างรูปแบบใหม่ หมายถึงการใช้กาวเรซินประสิทธิภาพสูงเพื่อแปะผ้าคาร์บอนไฟเบอร์บนพื้นผิวของส่วนประกอบโครงสร้างของอาคาร เพื่อให้ทั้งสองทำงานร่วมกันเพื่อปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักของส่วนประกอบโครงสร้าง (การดัด การเฉือน) เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการเสริมความแข็งแกร่งและการเสริมแรงของอาคาร

1. ข้อดีที่ชัดเจนที่สุดของเทคโนโลยีเสริมแรงแบบหุ้ม CFRP มีดังต่อไปนี้:

(1) มีความแข็งแรงสูง ประสิทธิภาพสูง ใช้งานได้หลากหลาย และรับประกันคุณภาพได้ง่าย ปัจจุบันวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงทนทานต่อแรงดึงสูงกว่าเหล็กธรรมดาถึงสิบเท่า

(2) การก่อสร้างสะดวก ประสิทธิภาพการทำงานสูง ไม่ต้องใช้น้ำ ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ติดตั้งหน้างาน และใช้พื้นที่ในการก่อสร้างน้อยลง

(3) วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์มีความทนทานต่อการกัดกร่อนและการกัดกร่อนที่ดี หลังจากการเสริมความแข็งแรงและซ่อมแซมแล้ว น้ำหนักของโครงสร้างเดิมและขนาดของส่วนประกอบเดิมจะไม่เพิ่มขึ้นหรือต้องบำรุงรักษา และไม่ส่งผลกระทบต่อการตกแต่งภายนอก

2 เทคโนโลยีการก่อสร้าง

2.1 หลักการเสริมแรง

หลักการเสริมแรงด้วย CFRP คือการใช้ CFRP ที่มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนสูงในการยึดติด CFRP บนพื้นผิวของชิ้นส่วนคอนกรีตสะพานด้วยเรซินกาวชนิดพิเศษหรือเรซินชุบแข็ง หลังจากการบ่ม CFRP จะเกิดสารประกอบเชิงซ้อนใหม่ และประสานตัวกับส่วนประกอบเดิม จึงมีบทบาทในการเสริมความแข็งแรง (เส้นใยคาร์บอนต่อเนื่องที่มีความแข็งแรงสูงหรือโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง เรียงตัวเป็นมัดในทิศทางเดียว ชุบแข็งด้วยเรซินอีพอกซี หรือบ่มโดยไม่ใช้เรซิน)

2.2 ขั้นตอนการก่อสร้าง

การเคลือบผิวส่วนประกอบ - เรซินฐานขัด - กาวปรับระดับด้วยแปรง กาวปรับระดับ กาวติดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ และกาวยึดติดเพื่อให้ซึมผ่านผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ได้อย่างสมบูรณ์ - การเคลือบชั้นเสริมแรงของชั้นป้องกันด้านนอก ยกตัวอย่างการเสริมแรงคานคอนกรีต:

1) การปรับสภาพพื้นผิวคานคอนกรีต ทำความสะอาดพื้นผิวคานจนกระทั่งชั้นโครงสร้างคอนกรีตใหม่โผล่ออกมา และซ่อมแซมรอยบุ๋มด้วยปูนพอลิเมอร์

2) การทาสีรองพื้น ปรับระดับ และกาวคาร์บอนไฟเบอร์ วัตถุประสงค์คือเพื่อเสริมแรงยึดเกาะระหว่างแผ่น CFRP และพื้นผิวคอนกรีต

3) การหุ้มด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ใช้แปรงลูกกลิ้งเกลี่ยเรซินเคลือบให้ทั่วพื้นผิวคาน แล้ววางผ้าคาร์บอนไฟเบอร์

4) การปกป้องพื้นผิว เคลือบเรซินฐานบนพื้นผิวผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ หลังจากเรซินฐานแห้งแล้ว ให้ใช้ปูนซีเมนต์เพื่อป้องกันชั้นผิว ความหนาของชั้นผิวไม่น้อยกว่า 20 มม.

2.3 คะแนนความใส่ใจในการก่อสร้าง

1) การดัดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ตามทิศทางของเส้นใยจะทำให้เกิดแรงกระจุกตัวและการแตกหักของเส้นใย ซึ่งส่งผลต่อความแข็งแรงของแผ่น หากแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ติดมุม ควรลบมุมและขัดเงาให้โค้งงอ รัศมีโค้งไม่ควรน้อยกว่า 20 มม. อธิบายวิธีการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ และเพิ่มแรงในการใช้งานของวิศวกรรมเสริมแรง

2) ความยาวทับซ้อนของ CFRP ไม่ควรน้อยกว่า 100 มม. ตามทิศทางแรงเค้นของ CFRP และ CFRP ตามยาวควรขยายไปถึงขอบของส่วนรองรับ และยึดด้วยห่วงรูปตัว U ของ CFRP เพื่อลดความเข้มข้นของแรงเค้นของ CFRP

3) ชั้นกาวไม่ควรบางเกินไป ความหนาเฉลี่ยไม่ควรน้อยกว่า 2 มม. ฟองอากาศระหว่าง CFRP และพื้นผิวคอนกรีตควรถูกรีดออกจนหมด

4) ขนาดกาวจริงของ CFRP ไม่ควรน้อยกว่าปริมาณที่ออกแบบไว้ และค่าเบี่ยงเบนของตำแหน่งไม่ควรเกิน 2 ซม. ในสถานการณ์ปกติ พื้นที่กาวที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดไม่ควรน้อยกว่า 95%

5) ผ้าใยแก้วเป็นวัสดุนำไฟฟ้า และควรเก็บแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ให้ห่างจากอุปกรณ์ไฟฟ้าและแหล่งจ่ายไฟในระหว่างการก่อสร้าง

โครงการที่ 3

3.1 ภาพรวมโครงการ

สะพานแม่น้ำปูเปิดให้บริการในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2532 และดำเนินการมาเกือบ 20 ปีแล้ว สะพานได้รับการออกแบบให้เป็นคานรูปตัว T คอนกรีตอัดแรงสำเร็จรูป ขนาด 12 x 20 เมตร แต่ละช่วงประกอบด้วยคานตัว T 5 คาน ความยาวรวม 244.64 เมตร พารามิเตอร์หลักคือ: ความสูงของคานตัว T h = 1300 มม., ความกว้าง b = 180 มม., a = 15 มม., As = 5080 มม.², FY = 300N / mm², FC = 11.9N / mm², FTK = 1.78N / mm² จากการตรวจสอบหน้างานและการคำนวณทางทฤษฎี สะพานยังไม่เป็นไปตามข้อกำหนดและจำเป็นต้องเสริมกำลัง หลังจากการพิจารณาของผู้เชี่ยวชาญ พารามิเตอร์การเสริมแรงคอนกรีตมีดังนี้: NCF = 2, TCF = 0.111 มม., Ecf = 250GPa, fcfk = 2000 MPa, WCF = 180 มม., SCF = 100 มม., HCF = 300 มม. รูปแบบการเสริมแรงเป็นแบบติดรูปตัว U ค่าสัมประสิทธิ์แรงเฉือนของแบบเสริมแรง CFRP เท่ากับ 0.85 และแบบรับน้ำหนักเป็นแบบรับน้ำหนักสม่ำเสมอ

3.2 การเปรียบเทียบผลการคำนวณความสามารถในการรับน้ำหนักของหน้าตัดปกติก่อนและหลังการเสริมเหล็กแสดงไว้ในตารางที่ 1 การเปรียบเทียบความถี่ก่อนและหลังการเสริมเหล็กแสดงไว้ในรูปที่ 1

การเปรียบเทียบความสามารถในการรับน้ำหนักของหน้าตัดปกติก่อนและหลังการเสริมเหล็ก

4 บทสรุป

ดังแสดงในตารางที่ 1 ความสามารถในการดัดของส่วนเสริมความแข็งแรงเพิ่มขึ้น 14.3% ผลการก่อสร้างของโครงการนี้อยู่ในเกณฑ์ดี ไม่มีปัญหาด้านคุณภาพ การปฏิบัติงานได้พิสูจน์ให้เห็นถึงข้อดีของเทคโนโลยีโครงสร้างเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์อย่างชัดเจน และมีแนวโน้มการใช้งานที่สดใส