การเสริมความแข็งแกร่งของสะพาน

ภาพรวมโครงการ

โครงการนี้ตั้งอยู่บนถนนหวนเฉิงในเมืองไทหยวน มีช่วงสะพานลอยยาว 726 เมตร ความกว้างสุทธิของพื้นสะพาน 16.2 เมตร และโครงสร้างส่วนบนเป็นคานกล่องอัดแรง สะพานเปิดให้สัญจรในช่วงทศวรรษ 1990

หลังจากการตรวจสอบสะพานเมื่อเร็วๆ นี้ พบว่ากำลังรับน้ำหนักสำรองของสะพานลดลงอย่างมาก ซึ่งเริ่มส่งผลกระทบต่อการใช้งานตามปกติของสะพาน รัฐบาลกำหนดให้เป็นโครงการกู้ภัยฉุกเฉิน และต้องดำเนินการแก้ไขโดยทันที ในขณะเดียวกันก็ต้องเปิดให้สะพานเปิดการจราจรได้ในช่วงที่มีการเสริมกำลัง

ดังนั้นจึงมีแผนที่จะใช้เทคโนโลยีเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงล่วงหน้าเพื่อทำให้การเสริมแรงโครงสร้างเสร็จสมบูรณ์

หลักการกระบวนการ

(1) การใช้แรงอัดล่วงหน้ากับแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์สามารถเพิ่มความแข็งแรงแรงดึงสูงสุดของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ได้ หลักการนี้คล้ายคลึงกับโครงสร้างคานอัดแรงล่วงหน้า เนื่องจากแรงอัดล่วงหน้าที่นำมาใช้ล่วงหน้า วัสดุจึงมีความเครียดเริ่มต้นในระดับหนึ่ง หลังจากแรงอัดครั้งที่สอง สามารถเพิ่มความสามารถในการเสียรูปประสานกันของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุคอนกรีต เพื่อปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของการเสริมแรง

(2) การใช้แรงอัดล่วงหน้าสามารถสร้างโมเมนต์ดัดเพื่อคลายแรงกดได้ ซึ่งสามารถลดภาระในช่วงแรกได้มาก ปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้างในช่วงหลัง ปรับปรุงความต้านทานการแตกร้าวของโครงสร้างอย่างมีนัยสำคัญ และจำกัดการปรากฏของรอยแตกร้าวใหม่ ปรับปรุงความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งโดยรวมของชิ้นส่วน ลดการเสียรูปของการโก่งตัวของตลับลูกปืน

(3) การเสียรูปของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เกิดจากสองปัจจัย หนึ่งคือการเสียรูปที่เกิดจากแรงอัดเบื้องต้น และอีกประการหนึ่งคือการเสียรูปภายใต้แรงกดภายนอก การเสียรูปจากแรงเฉือนของกาวที่แบ่งการเสียรูปออกเป็นสองส่วนจะกระจายตัวอยู่ในชิ้นส่วนต่างๆ ปลายทั้งสองด้านและตำแหน่งช่วงกลางของกาวสามารถกระจายการเสียรูปจากแรงเฉือนของกาวได้อย่างสม่ำเสมอ และป้องกันความเสียหายจากการเปราะของกาว

(4) สำหรับโครงสร้างเสริมแรงที่เสนอ ตามประสิทธิภาพเชิงกลและพื้นที่การติดตั้งของโครงสร้างวิศวกรรม จะต้องจัดตำแหน่งเสริมแรงอย่างเหมาะสม และควรใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ที่เคลือบด้วยกาวอีพ็อกซีพิเศษเพื่อปรับความตึงให้เรียบก่อน ซ่อมแซมการเสียรูปและรอยแตกที่ปิดของส่วนประกอบ จากนั้นจึงติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เข้ากับส่วนของแผ่นด้านล่างของส่วนประกอบเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้างให้สูงสุด

วัสดุเสริมแรงสะพาน

แผ่น CFRP อัดแรง HM

กาวติดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ HM-120cp

สลักเกลียวยึดสารเคมี HM-200

ขั้นตอนการก่อสร้าง

ออกแบบโครงสร้าง-เตรียมการก่อสร้าง-ซ่อมคานและเจียรพื้น-วัดระดับ-เจาะปลูกเหล็ก-ติดตั้งสมอ-ติดตั้งแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์-แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ยืด-เคลือบแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์-เคลือบแปรงแผ่นคาร์บอน-ยึดชั้นป้องกันที่ปลายทั้งสองข้างของโซนสมอ

บทสรุป

การใช้เทคโนโลยีเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายสาเหตุ เช่น โครงสร้างคอนกรีตเสียหาย เหล็กเส้นสึกกร่อน การยกน้ำหนัก การปรับปรุงมาตรฐาน การออกแบบและก่อสร้างที่ไม่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันการใช้งาน เป็นต้น เพื่อยืดอายุการใช้งานและขีดความสามารถของโครงสร้างสะพานให้มากที่สุด เพิ่มขีดความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้าง และช่วยให้โครงสร้างสะพานสามารถรองรับการใช้งานที่สูงขึ้น สะพานดังกล่าวจำเป็นต้องได้รับการเสริมแรงและเสริมแรงตามความจำเป็น เนื่องจากเทคโนโลยีเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงมีข้อดีคือการก่อสร้างง่ายและเกณฑ์ทางเทคนิคต่ำ จึงมีเพียงบุคลากรในการก่อสร้างเท่านั้นที่จำเป็นต้องมีเทคโนโลยีการอัดแรงแบบเฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ กระบวนการก่อสร้างทั้งหมดไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เครื่องกลขนาดใหญ่ และสามารถเสร็จสิ้นได้โดยใช้เพียงอุปกรณ์ขนาดเล็กหลายประเภท เช่น สว่านไฟฟ้า หินเทียม และแม่แรง ในระหว่างการเสริมแรงสะพาน เนื่องจากไม่จำเป็นต้องปิดการจราจร จึงไม่ส่งผลกระทบต่อการสัญจรปกติของพื้นสะพานและไม่ก่อให้เกิดความแออัดในการจราจร บทความนี้ใช้การวิเคราะห์กรณีศึกษาเป็นวิธีการหลัก และสรุปเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรง ในทางปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าการใช้วิธีการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงที่ฐานคานสามารถปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักของสะพานได้อย่างมีนัยสำคัญ และกระบวนการก่อสร้างยังมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนสูง ซึ่งควรค่าแก่การส่งเสริมต่อไป