การเสริมแรงสะพานขนส่งขนาดใหญ่

1.1 ภาพรวมสะพาน

โครงสร้างช่วงสะพานมีความยาว 14 เมตร + 14 เมตร + 14 เมตร = 42 เมตร และหน้าตัดพื้นสะพานมีความยาว 2.0 เมตร (ทางเท้า) + 26 เมตร (ตัวรถ) + 2.0 เมตร (ทางเท้า) = 30.0 เมตร โครงสร้างส่วนบนใช้แผ่นพื้นคอนกรีตเสริมเหล็กแบบต่อเนื่องธรรมดา และการก่อสร้างคานแผ่นพื้นเสร็จสมบูรณ์โดยการหล่อแบบครั้งเดียวบนส่วนรองรับ แผ่นพื้นทั้งหมด 4 แผ่นวางเรียงกันตลอดสะพาน โดยมีความหนา 70 เซนติเมตร ความกว้างด้านบนของแผ่นพื้น 750 เซนติเมตร ความกว้างด้านล่างของแผ่นพื้น 450 เซนติเมตร และความยาวคานยื่น 150 เซนติเมตร ใช้คอนกรีต C40 และเหล็กเส้นทั้งหมดเป็นเหล็กเส้นเกรด II

ท่าเทียบเรือใช้เสาเข็มแผ่นแข็งรูปดอกบัว หนา 80 ซม. กว้าง 250 ซม. และกว้าง 100 ซม. ฐานรากเป็นคอนกรีตเสริมเหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า หนา 150 ซม. เสาเข็มใช้เสาเข็มเจาะขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ซม. ออกแบบตามหลักแรงเสียดทาน ส่วนฐานรากใช้ฐานรากเบาแบบเสาเข็ม-เสา เส้นผ่าศูนย์กลางเสา 80 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลางเสาเข็มแรงเสียดทาน 100 ซม. โครงสร้างฐานรากทั้งหมดทำจากคอนกรีต C30 ยกเว้นเสาเข็มที่ใช้คอนกรีตใต้น้ำ C25

The bridge deck pavement has the same thickness, the thickness is 10cm, and the spacing is 10cm to 10cm. The cast-in-place bridge deck concrete is C40 waterproof concrete.

1.2 โรคสะพาน

ก่อนการออกแบบเสริมกำลังสะพาน ได้มีการทดสอบสภาพสะพาน ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าปัญหาหลักของสะพานในปัจจุบันคือรอยแตกตามขวางของคานพื้น และการโก่งตัวของช่วงสะพานบางส่วน รอยต่อระหว่างแผ่นพื้นและคานบางส่วนแตกร้าวตามยาว น้ำซึม และคอนกรีตผงบางส่วน พื้นผิวพื้นสะพานมีรอยแตกร้าวแบบตาข่ายและรอยต่อตามยาว รอยต่อขยายอุดตัน แถบยางเสียหายบางส่วน และคอนกรีตในบริเวณยึดมีรอยแตกร้าว ในส่วนของโครงสร้างฐานราก ตัวเสามีโครงสร้างแบบรังผึ้งบางส่วน

2.1 การออกแบบเสริมแรงสะพาน

จากผลการคำนวณการตอบสนองของโครงสร้างรถบรรทุกหนักที่ลอดใต้สะพานก่อนการเสริมเหล็ก พบว่ากำลังรับน้ำหนักของโครงสร้างส่วนบนและส่วนล่างของสะพานอยู่ไกลจากความต้องการอย่างมาก สำหรับการเสริมแรงแบบดั้งเดิมของคานพื้นบนที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ (การเสริมแรงด้วยแผ่นเหล็กยึดติด และการเสริมแรงอัดแรงภายนอก) ไม่มีวิธีใดที่สามารถแก้ปัญหากำลังรับน้ำหนักที่ไม่เพียงพอของโครงสร้างส่วนบนและส่วนล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น แผนการเสริมเหล็กของสะพานคือการเพิ่มเสาเข็มชั่วคราว

2.1.1จากผลการคำนวณการตอบสนองของโครงสร้างรถบรรทุกหนักที่ลอดใต้สะพานก่อนการเสริมเหล็ก พบว่ากำลังรับน้ำหนักของโครงสร้างส่วนบนและส่วนล่างของสะพานอยู่ไกลจากความต้องการอย่างมาก สำหรับการเสริมแรงแบบดั้งเดิมของคานพื้นบนที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่ (การเสริมแรงด้วยแผ่นเหล็กยึดติด และการเสริมแรงอัดแรงภายนอก) ไม่มีวิธีใดที่สามารถแก้ปัญหากำลังรับน้ำหนักที่ไม่เพียงพอของโครงสร้างส่วนบนและส่วนล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น แผนการเสริมเหล็กของสะพานคือการเพิ่มเสาเข็มชั่วคราว

หลังจากการวิเคราะห์ เมื่อรถบรรทุกขนาดใหญ่ข้ามสะพาน ปัจจัยหลักในการออกแบบการเสริมแรงควบคุมคือแรงปฏิกิริยารับน้ำหนักของคานพื้น ณ เสากลาง และแรงผลลัพธ์จากแรงในแนวดิ่งที่กระทำต่อยอดเสากลาง เพื่อควบคุมแรงปฏิกิริยารับน้ำหนักที่เสาเดิมใต้รถบรรทุกขนาดใหญ่ และแรงในแนวดิ่งของยอดเสา ควรตรวจสอบความแข็งแรงอัดในแนวดิ่งของเสาค้ำยันชั่วคราวใหม่ หลังจากการคำนวณและวิเคราะห์แล้ว พบว่าเสาค้ำยันคอนกรีตชั่วคราวใช้เสาขนาด 80 ซม. และ 80 ซม. และติดตั้งเสาค้ำยันสองแถวสำหรับคานพื้น 3# แต่ละช่วงภายใต้โหมดรับน้ำหนักบางส่วน

2.1.2 การสนับสนุนการรักษา

เนื่องจากฐานรองรับเดิมของสะพานมีฐานรองรับแบบคงที่หลายตัวและฐานรองรับแบบเดี่ยว แผ่นพื้นและคานจึงเชื่อมต่อกันด้วยรอยต่อแบบเปียกที่ทำจากคอนกรีตหล่อในที่ ภายใต้รูปแบบการติดตั้งฐานรองรับชั่วคราวแบบต่างๆ จะเกิดแรงกดทับสะพานทั้งตามยาวและตามขวางที่มากเกินไปที่ฐานรองรับเสาสะพานเดิมเมื่อรถบรรทุกขนาดใหญ่ผ่านสะพาน ปัญหานี้ได้รับการเปรียบเทียบและวิเคราะห์โดยใช้โปรแกรมสเปซไฟไนต์เอลิเมนต์ หลังจากเปรียบเทียบผลการคำนวณพบว่า แม้ว่าค่าตัวเลขของแรงปฏิกิริยาในแนวตั้งและแนวนอนจะมีค่าน้อยกว่าแบบจำลองกริด อย่างไรก็ตาม เมื่อเพลาหน้าทั้ง 14 เพลาของรถบรรทุกขนาดใหญ่อยู่บนสะพาน ค่าสุดขั้วในแนวยาวและด้านข้างมีค่าสูงถึง 921 กิโลนิวตัน และ 269.4 กิโลนิวตัน ตามลำดับ ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจว่าฐานรองรับจะไม่เสียหายเมื่อรถบรรทุกขนาดใหญ่ผ่านสะพาน ควรเปลี่ยนฐานรองรับแบบคงที่และฐานรองรับแบบทางเดียวของสะพานเดิมชั่วคราวก่อนข้ามสะพาน

2.1.3 การออกแบบเสริมแรงบริเวณรอยต่อคานแผ่น

แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ของเอนทิตีสะพานถูกสร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์เชิงพื้นที่ และศึกษาแรงที่กระทำต่อพื้นที่รอยต่อของแผ่นพื้นและคานใต้สะพาน ภายใต้เงื่อนไขการเปลี่ยนส่วนรองรับคานพื้นชั่วคราวเพื่อบรรเทาข้อจำกัดตามยาวและด้านข้างที่เกิน เมื่อสะพานเหล็ก 14 แกนทั้งหมดอยู่บนสะพาน ค่าสูงสุดของแรงตามขวางที่เพิ่มขึ้นที่ด้านล่างของพื้นที่รอยต่อคานพื้นคือ 5.06 MPa เพื่อช่วยเสริมแรงในพื้นที่รอยต่อของคานแผ่นพื้น จึงได้เพิ่มฉากกั้นขวางระหว่างคาน 2#, 4# และคาน 3# และเพิ่มเหล็กข้ออ้อยเชื่อมขวางในพื้นที่ระหว่างฉากกั้น หลังจากการคำนวณแล้ว การเพิ่มขึ้นของแรงคอนกรีตในพื้นที่รอยต่อเดิมของคานพื้นหลังจากการเสริมแรงด้วยไดอะแฟรมจะลดลงเหลือ 2.49 MPa เฉพาะที่ และการเพิ่มขึ้นของแรงสูงสุดของไดอะแฟรมตามขวางคือ 3.72 MPa หลังจากคอนกรีตไดอะแฟรมแตกร้าว แรงดึงจะถูกถ่ายโอนไปยังแผ่นเหล็กด้านล่างและเหล็กเส้นตามยาวของไดอะแฟรม

2.2 แผนการเสริมกำลังสะพาน

หลังจากการคำนวณและการวิเคราะห์การเปรียบเทียบ แผนการเสริมแรงต่อไปนี้จะถูกนำมาใช้สำหรับสะพาน:

(1) ซ่อมแซมและรักษาโรคในบริเวณข้อต่อเปียกของคาน

(2) เสริมความแข็งแรงคาน 3# โดยเพิ่มเสาค้ำยันชั่วคราว เสาค้ำยันชั่วคราวสองต้นต่อช่วง โดยเสาค้ำยันชั่วคราวจะเป็นฐานรากที่ขยายออกและเสาค้ำยัน

(3) วางไดอะแฟรมคอนกรีตระหว่างคานพื้น 2#, 4# และคานพื้น 3# และวางโครงรองรับเหล็กหน้าตัดในพื้นที่ระหว่างไดอะแฟรมเพื่อรองรับแรงของแผ่นหน้าแปลนของคานพื้น

3. ขั้นตอนการก่อสร้าง

(1) การปิดรอยร้าวและยาแนวบริเวณรอยต่อเปียกของคานพื้น การสกัดและการกำจัดคอนกรีตเก่าและหลวมในบริเวณรอยต่อให้เหลือเพียงชิ้นส่วนแข็ง และการซ่อมแซมด้วยปูนอีพอกซีจนกระทั่งเสมอกับพื้นผิวเดิม

(2) ฐานรากคอนกรีตเสริมเหล็กแบบหล่อในที่ และเสาค้ำยันชั่วคราว

(3) การปลูกเหล็กเสริม การผูกเหล็ก และการเชื่อมจะดำเนินการทั้งสองด้านของคาน 2#, 3# และ 4# และมีการติดตั้งคอนกรีตปรับระดับด้วยตนเองพร้อมส่วนขวางและเหล็กรองรับระหว่างคานหล่อ

(4) ตั้งแม่แรงหลังจากปรับระดับด้านบนของเสาค้ำยันชั่วคราวแต่ละต้นแล้ว แรงยกเป้าหมายจุดเดียวของเสาค้ำยันแต่ละต้นคือ (200/2kN, 600/2kN, 600/2kN, 600/2kN, 500/2kN, 500kN/ 2.70/2kN) หลังจากยกเสร็จแล้ว ให้คัดลอกคานด้านล่างและยกแม่แรงออก

(5) การก่อสร้างป้องกันลำน้ำ

(6) รื้อเสาค้ำยันชั่วคราวทั้งหมดออก และบูรณะทางลาดยางริมแม่น้ำและป้องกันความลาดชันด้านหน้าชานชาลา

4 บทสรุป

ในการขนส่งจริง กลุ่มยานพาหนะขนส่งขนาดใหญ่ผ่านสะพานได้อย่างปลอดภัยและราบรื่น เมื่ออุปกรณ์ผ่านสะพาน ทีมงานมืออาชีพได้ตรวจสอบสะพาน และผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าการเสียรูปของสะพานและพารามิเตอร์อื่นๆ สอดคล้องกับการคำนวณทางทฤษฎีโดยพื้นฐานแล้ว หลังจากอุปกรณ์ผ่านสะพานแล้ว ทีมงานมืออาชีพได้ตรวจสอบสะพาน ผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์หลักผ่านสะพานในครั้งนี้โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสะพาน