วิศวกรรมเสริมแรงสะพาน

การแนะนำ

ระดับโดยรวมของเทคโนโลยีการเสริมแรงแบบดั้งเดิมนั้นค่อนข้างล้าหลัง วิธีการก่อสร้างและกระบวนการมีความซับซ้อน และต้องใช้อุปกรณ์มากขึ้น ซึ่งได้รับการจำกัดด้วยปัจจัยต่างๆ เช่น สถานที่

ในฐานะเทคโนโลยีใหม่ วิธีการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อดีคือ การก่อสร้างที่สะดวก ทนทานต่อการกัดกร่อน น้ำหนักเบา ความแข็งแรงของโครงสร้างสูง และขนาดโครงสร้างไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ จากการวิเคราะห์ทางเทคนิคด้านราคาวัสดุ การดำเนินการก่อสร้าง และต้นทุนการบำรุงรักษา พบว่าคอนกรีตเสริมคาร์บอนไฟเบอร์มีความคุ้มค่าด้านต้นทุน เทคโนโลยีขั้นสูง และเนื้อหาเทคโนโลยีขั้นสูง เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์ทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่ดี ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมที่ดี อีกทั้งยังมีความสามารถในการแข่งขันที่แข็งแกร่ง

ด้วยเหตุนี้ เทคโนโลยีนี้จึงค่อยๆ กลายเป็นกระแสหลักของเทคโนโลยีการเสริมแรง ประกอบกับประสบการณ์จริงในการใช้คาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเสริมกำลังและเสริมความแข็งแรงสะพานเหว่ยเกอจวงตะวันออก จึงมีการวิเคราะห์วัสดุ เทคโนโลยีการก่อสร้าง และประสิทธิภาพการใช้งาน

ภาพรวมโครงการ

สะพานอีสต์เว่ยเกอจวง ตั้งอยู่ในเขตเซียงเหอ เมืองหล่างฟาง มณฑลเหอเป่ย สร้างเสร็จในปี พ.ศ. 2514 ทอดข้ามแม่น้ำเฉาเหอ สะพานมีความยาว 229.64 เมตร กว้าง 11.8 เมตร มีรูทั้งหมด 16 รู และช่องเปิด 14.1 เมตร ส่วนบนเป็นคานรูปตัว T และส่วนล่างเป็นฐานรองรับเสาเข็ม โครงการนี้ได้ขยายและเสริมความแข็งแกร่งของสะพาน และเพิ่มมาตรฐานการรับน้ำหนักจากไอน้ำ 13 ตัน คานแขวน 20 ตัน เป็นไอน้ำ 20 ตัน คานแขวน 100 ตัน หนึ่งในนั้นได้ใช้คาร์บอนไฟเบอร์เสริมความแข็งแรงคานตัว T ซึ่งให้ประสิทธิภาพในการตรวจจับที่ดี

การแนะนำสั้นๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยีเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

การเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนเป็นเทคโนโลยีการเสริมแรงแบบใหม่ที่ช่วยแก้ไขข้อบกพร่องในวิธีการเสริมแรง เช่น คอนกรีตขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เส้นใยคาร์บอนมีรูปร่างที่บางมาก บางกว่าเส้นผมมนุษย์ถึง 100 เท่า มีความหนาแน่นน้อยกว่าเหล็ก แต่มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กกล้า ในการใช้งานจริง เส้นใยคาร์บอนมีความแข็งแรงสูงสุด ยืดหยุ่นสูง และทนต่อการกัดกร่อนสูงถึง 9 เท่า คุณสมบัตินี้ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในงานก่อสร้าง และยังมีความยืดหยุ่นสูง เส้นใยคาร์บอนสามารถนำไปแปรรูปได้ แม้หลังจากเสริมแรงพื้นผิวแล้ว ก็ยังมีพื้นที่ไม่สมดุล และสามารถยึดติดได้เป็นชิ้นเดียว นอกจากข้อดีเหล่านี้แล้ว เส้นใยคาร์บอนยังเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบากว่า น้ำหนักต่อตารางเมตรน้อยกว่า 1 กิโลกรัม และความหนาน้อยกว่า 1 มิลลิเมตร ทำให้ขนาดและน้ำหนักของโครงสร้างเดิมไม่เพิ่มขึ้นหลังจากเสริมแรง เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กแบบดั้งเดิมหรือคอนกรีตเสริมเหล็กเสริมเหล็กแล้ว การก่อสร้างด้วยคาร์บอนไฟเบอร์นั้นเรียบง่าย ช่วยลดอัตราการใช้พื้นที่ ไม่จำเป็นต้องเสริมโครงสร้างถาวรในสถานที่ก่อสร้าง และให้คุณภาพการก่อสร้างที่ดีกว่า ขณะก่อสร้าง ขนาดและความหนาของโครงสร้างจะไม่เพิ่มขึ้น และมีความทนทานสูง การนำวิธีการเสริมแรงในการก่อสร้างนี้มาประยุกต์ใช้สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของอาคารได้ จึงทำให้วัสดุนี้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย

วัสดุเสริมคาร์บอนไฟเบอร์

ระบบเสริมความแข็งแรง CFRP

ระบบคอมโพสิตโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) ที่ยึดติดภายนอกเพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้างก่ออิฐ คอนกรีต เหล็ก และไม้

แผ่น CFRP สำหรับม้า

ผ้า CFRP สำหรับม้า

แผ่น CFRP สำหรับม้า

ไพรเมอร์คาร์บอนไฟเบอร์สำหรับม้า

กาวปรับระดับสำหรับม้า

กาวคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับม้า

กาวแบบแถบ CFRP สำหรับม้า

แถบคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับม้า

การเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

การเสริมแรงดัดของคานหลักของคานรูปตัว T ของสะพานใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ขนาด 18×1800 (ซม.) และ 18×400 (ซม.) เพื่อรับแรงดัดจากแรงอัดของคานหลักที่ทอดข้ามคานกลาง มีห่วงรูปตัว U กว้าง 12 ซม. ติดอยู่ที่ปลายแต่ละด้านของแต่ละชั้นเพื่อยึดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

แผนการเสริมแรงเฉือนของคานหลักที่คานรูปตัว T ของสะพานเริ่มได้รับการเสริมกำลังใกล้กับจุดหมุนของจุดหมุน ได้มีการเพิ่มห่วงด้านนอกรูปตัว U ที่มีแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์กว้าง 20 ซม. และคานหลักมีช่อง 12 ช่อง ใยที่ปลายคานหลักแต่ละอันทำจากปลอกหุ้มด้านนอกตามขวางรูปตัว U กว้าง 20 ซม.

กระบวนการก่อสร้างเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

กระบวนการก่อสร้างของการเสริมแรงและเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์มีดังนี้: การปรับพื้นผิวของชิ้นส่วนคาน → การปรับฐาน → ไพรเมอร์ → การขูดและปรับระดับวัสดุ → ชั้นเรซินชุบ → การยึดติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → การทาชั้นเรซินชุบ → การบำรุงรักษา → การเคลือบป้องกัน

การวิเคราะห์ความแตกต่างและการเปรียบเทียบการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์

จากการทดสอบก่อนและหลังการเสริมแรงสะพานพบว่าข้อมูลการรับน้ำหนักทั้งแบบคงที่และแบบไดนามิกของสะพานที่เสริมความแข็งแรงด้วยเทคโนโลยีเสริมแรงคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และเห็นผลลัพธ์ของการเสริมแรงสะพานได้อย่างชัดเจน กระบวนการก่อสร้างด้วยเทคโนโลยีเสริมแรงคาร์บอนไฟเบอร์นั้นใช้งานง่าย สามารถใช้งานได้ด้วยเครื่องมือไฟฟ้าขนาดเล็ก ใช้บุคลากรน้อยลง ระยะเวลาก่อสร้างสั้น และคืบหน้าอย่างรวดเร็ว สามารถสร้างได้โดยไม่รบกวนการจราจรและได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมน้อยลง จึงช่วยลดระยะเวลาการก่อสร้างแบบไม่ต้องลงแรงลงอย่างมาก ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อสังคมและเศรษฐกิจอย่างมาก วิธีการนี้สามารถเพิ่มอายุการใช้งานของอาคารและลดต้นทุนการเสริมแรงได้อย่างมาก จึงเหมาะสำหรับการเสริมแรงสะพานและซ่อมแซมรอยแตกร้าวของสะพานในกรณีที่ตัวสะพานไม่เสียหายมาก ระยะเวลาก่อสร้างสั้น และมีปริมาณการจราจรมาก

บทสรุป

ด้วยความก้าวหน้าของยุคสมัย วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และการพัฒนาอุตสาหกรรมการขนส่งของจีน สะพานเก่าบางแห่งจึงค่อยๆ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการพัฒนาระบบขนส่งสมัยใหม่ได้ เนื่องจากชำรุดทรุดโทรมในระยะยาวหรือน้ำหนักบรรทุกที่เพิ่มขึ้น และไม่สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและการประหยัดพลังงานของประเทศ การเสริมแรงทำให้สะพานมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น การบำรุงรักษาและการเสริมแรงจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ขณะเดียวกัน ด้วยข้อจำกัดของวิธีการเสริมแรงด้วยคอนกรีตเสริมเหล็กแบบดั้งเดิม การเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีประสิทธิภาพดีเยี่ยม จะมีบทบาทสำคัญในการเสริมแรงสะพานในอนาคตอย่างแน่นอน