แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรง

ภาพรวมโครงการ

ภาพรวมสะพาน

สะพานแห่งนี้ตั้งอยู่บนทางด่วนจางสือ ในมณฑลเหอเป่ย เป็นสะพานคานกล่องคอนกรีตอัดแรงแบบต่อเนื่องหล่อในที่ 4 ช่วง ตั้งอยู่บนถนนในเขตเทศบาลที่ตัดผ่านทางด่วนจางสือ หน้าตัดของสะพานเป็นแบบกล่องเดี่ยวและแบบห้องคู่ มีช่วง (16+20+20+16) เมตร

กระบวนการสร้างความเสียหาย

สะพานนี้ทอดข้ามทางด่วนจางสือ ส่วนล่างของคานทางด่วนจางสือได้รับความเสียหายอย่างหนักจากการกระแทกหลายครั้งของยานพาหนะที่สูงมากที่ส่วนล่างของคาน

การประเมินความเสียหาย

เหล็กกล้าอัดแรงสองเส้นที่ด้านล่างซ้ายของคานกล่องของช่วงสะพานที่สองแตกหัก และเหล็กเส้นบางส่วนได้รับความเสียหายเช่นกัน ความเสียหายมีขนาด 1.5 เมตร x 0.9 เมตร นอกจากนี้ยังมีหลุมขนาดใหญ่ลึก 10 เซนติเมตร อยู่ตรงกลางช่วงสะพาน แต่เหล็กเส้นไม่ได้รับความเสียหาย ดังแสดงในรูปที่ 1

หลังจากประเมินสะพานแล้ว ได้ข้อสรุปว่าจำเป็นต้องเพิ่มระยะห่างใต้สะพานเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดระยะห่างของยานพาหนะบนทางด่วนจางสือ แต่สะพานไม่สามารถผ่านไปได้เนื่องจากมียานพาหนะขนาดใหญ่ เช่น รถบรรทุก อยู่บนสะพานที่ได้รับความเสียหาย

หลังจากการประเมิน ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2554 บริษัทออกแบบและพัฒนาทางวิศวกรรมได้ดำเนินการปรับปรุงสะพานโดยรวม โดยมีความสูงเฉลี่ย 51 เซนติเมตร อนุญาตให้รถบนทางด่วนจางสือสัญจรได้ตามปกติ แต่ยังคงมีข้อจำกัดในการสัญจรบนสะพาน

ในปี 2012 ตามการออกแบบและการคำนวณการเสริมแรง บริษัทออกแบบและพัฒนาทางวิศวกรรมได้ดำเนินการเสริมแรงให้กับตัวคานกล่องด้านข้างที่เสียหายและพื้นสะพาน

หลักการออกแบบการเสริมแรง

จากการเปรียบเทียบทางเศรษฐกิจระหว่างการบูรณะสะพานและการเสริมแรง พบว่าแผนการบำบัดเสริมแรงเป็นแนวทางหลัก การออกแบบเสริมแรงยังคงยึดหลักการที่ว่าตำแหน่งของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงอัดต้องตรงกับจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดของแผนภาพโมเมนต์ดัดของตัวคาน และส่วนโมเมนต์ดัดบวกที่ด้านล่างของคานกล่องจะถูกดึงจากภายนอกโดยคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรง การวัดแรงดึงเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ในบริเวณโมเมนต์ดัดลบของผิวพื้นสะพาน จำนวนแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกกำหนดโดยพิจารณาจากการเปลี่ยนเกลียวเหล็กที่เสียหายด้วยความแข็งแรงที่เท่ากัน ปริมาณแรงที่แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แต่ละมัดสามารถรับได้บนสะพานหลังจากการก่อสร้างเสริมแรงจำเป็นต้องได้รับการคำนวณและแก้ไขด้วยการทดลอง

แผนการออกแบบการเสริมแรง

เนื่องจากเส้นใยอัดแรงที่เสียหายคือเส้นใย 2 เส้นที่อยู่ด้านซ้ายของฐานสะพาน แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ 7 เส้นจึงถูกยืดออกอย่างสมมาตรด้านนอกครึ่งซ้ายของคานกล่อง ณ ช่วงเวลาที่มีโมเมนต์ดัดบวกสูงสุดต่อช่วง ข้อกำหนดของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์คือ CFP-50-1.4

แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จำนวนเจ็ดมัดถูกยืดออกอย่างสมมาตรบนพื้นสะพาน โดยมีโมเมนต์ดัดลบอยู่ที่ครึ่งซ้ายของยอดเสาของพื้นคานกล่อง แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีข้อกำหนด CFP-50-1.4 และเส้นกึ่งกลางของเสาเสาสมมาตร

แผนการก่อสร้างเสริมแรง

กระบวนการก่อสร้างเสริมแรงเป็นไปตามแบบและข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง และยึดถือหลักการคืนตัวให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้หลังจากที่เหล็กเสริมถูกตัดขาดชั่วคราวเนื่องจากโครงสร้างเสริมแรง โดยยึดตามการปรับปรุงขีดความสามารถรับน้ำหนักสูงสุดของสะพาน กระบวนการแต่ละขั้นตอนจึงดำเนินการอย่างเคร่งครัดตามมาตรฐานทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง การเสริมแรงสะพานแบ่งออกเป็นแรงดึงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ภายนอกของส่วนโมเมนต์ดัดบวกใต้สะพาน และแรงดึงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ภายในของส่วนโมเมนต์ดัดลบของสะพาน (รูปที่ 2) แผนการก่อสร้างเฉพาะมีดังนี้

กระบวนการเสริมแรงของแผ่นฐานคานกล่องคือ

วัดและจ่ายเงิน → เจาะช่องบริเวณแผ่นยึดการทำงาน → เจาะรูและใส่สลัก → เสริมแรงและวางชั้นแรกของแผ่นยึดการทำงาน → ติดตั้งเครื่องมือยึด → ติดตั้งแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → ทากาวเหล็กบนแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แบบดึง วางและยึดชั้นที่สองของแผ่นยึดการทำงาน → เสริมแผ่นจำกัดคงที่ → ถอดชุดเครื่องมือยึด → เติมรูพรุนของเครื่องมือยึด → แปรงชั้นวัสดุป้องกันการกัดกร่อน

ขั้นตอนการทำงานของการเสริมความแข็งแรงสะพานมีดังนี้:

การวัดและการวางแนวคอนกรีต → การสกัดคอนกรีตและเหล็กเส้นของพื้นสะพาน → การวัดและการวางแนว → การเจาะรูที่บริเวณแผ่นยึดการทำงาน → การเจาะและการใส่สลัก → การเสริมความแข็งแรงและการวางแผ่นยึดการทำงานชั้นแรก → การติดตั้งอุปกรณ์ยึด → การติดตั้งแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → ทากาวเหล็กบนแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → ยืดแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ → วางและยึดแผ่นยึดการทำงานชั้นที่สอง → เสริมแผ่นจำกัดคงที่ → การถอดชุดอุปกรณ์ยึดเครื่องมือ → การอุดรูพรุนของอุปกรณ์ยึดการทำงาน → การแปรงชั้นวัสดุป้องกันการกัดกร่อน → การฟื้นฟูตาข่ายเหล็กของพื้นสะพาน → การเทคอนกรีตพื้นสะพาน → การบ่มคอนกรีตพื้นสะพาน

คำกล่าวสรุป

ในกระบวนการก่อสร้างนี้ สามารถส่งเสริมขั้นตอนบางอย่างในระหว่างการก่อสร้างได้

1) แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์อัดแรงดึง (Prestressed Fiber Plate) ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของคาร์บอนไฟเบอร์อย่างเต็มที่ ทั้งในด้านความแข็งแรงสูง การเสียรูปต่ำ และความต้านทานการกัดกร่อน

2) การผสมผสานระหว่างชุดสมองานและชุดสมอเครื่องมือ ช่วยให้กระบวนการทำงานง่ายและใช้งานได้อย่างสมบูรณ์แบบ

3) ชิ้นส่วนอัดแรงดึงถาวรใช้พื้นที่เหนือศีรษะน้อยลง และไม่ส่งผลกระทบต่อพื้นที่เหนือศีรษะใต้สะพาน

4) ระยะเวลาก่อสร้างสั้นและถนนแทบจะไม่มีสิ่งกีดขวาง เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีการจราจรหนาแน่น