ในระหว่างการให้บริการระยะยาวของสะพานคอนกรีตเสริมแรงและอัดแรงสมาชิกดัดโครงสร้างเช่นเส้นรอบวงหลัก, T-beams และ girders กล่องขนาดเล็ก-ไวต่อโรคโครงสร้างต่างๆ เหล่านี้รวมถึงการแตกร้าว, การย่อยสลายความแข็ง, การสะสมของการโก่งตกค้าง, การกัดกร่อนเสริมแรง, และการลดลงของความสามารถในการรับน้ำหนัก, ทั้งหมดที่เกิดจากผลกระทบคู่ของโหลดยานพาหนะสลับ, อุณหภูมิและความชื้นรอบ, ตรึงละลายรอบ Carbonation และคลอไรด์ไอออน ingress.

การใช้เสริมแรงแผ่นโพลีเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (cfrp)แสดงถึงเทคนิคการเสริมความแข็งแกร่งที่แปลกใหม่รุกรานน้อยที่สุดมีประสิทธิภาพสูงและทนทาน ช่วยให้สามารถแก้ไขข้อบกพร่องของโครงสร้างและการเพิ่มประสิทธิภาพของความปลอดภัยในการรับน้ำหนักสำรองโดยไม่ต้องเปลี่ยนระบบโครงสร้างเดิมของสะพาน

คุณสมบัติของวัสดุและกลไกการเสริมแรงโครงสร้างของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ผลิตโดยการปั้นและบ่มเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่องด้วยเรซินอีพ็อกซี่ที่ปรับเปลี่ยน เมื่อเทียบกับผ้าคาร์บอนไฟเบอร์พวกเขามีข้อดีที่แตกต่างกันเช่นความต่อเนื่องของเส้นใยการกระจายความเครียดสม่ำเสมอโมดูลัสยืดหยุ่นที่มั่นคงและความต้านทานที่เหนือกว่าในการปอกเปลือก ดังนั้นพวกเขาจึงทำหน้าที่เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงพิเศษที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับการเสริมสร้างความเข้มแข็งดัดของสะพาน แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้กันทั่วไปในวิศวกรรมเสริมแรงสะพานมักจะมีความต้านทานแรงดึง ≥ 2800 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นของ ≥ 165 GPa; ยิ่งไปกว่านั้น, ด้วยความหนาแน่นของเหล็กเพียงหนึ่งในสี่เท่านั้นโดดเด่นด้วยความแข็งแรงเป็นพิเศษทนต่อความล้าทนต่อการกัดกร่อนและไม่มีการเสียรูปของพลาสติก

เมื่อสมาชิก flexural คอนกรีตเสริมแรงต้องโหลดแรงดึงภายในโซนความตึงเครียดจะเกิดจากการเสริมแรงเหล็กตามยาวเป็นหลัก อย่างไรก็ตามสะพานที่เป็นทุกข์มักจะทำงานในสภาพที่แตกทำให้เกิดระดับความเครียดที่มากเกินไปภายในการเสริมแรงของเหล็กและความแข็งของโครงสร้างไม่เพียงพอ การเสริมแรงโดยใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เกี่ยวข้องกับการยึดแผ่นกับภูมิภาคของความตึงเครียดสูงสุดบนสมาชิกโครงสร้าง-มักใช้กาวอีพ็อกซี่โครงสร้างพิเศษ-จึงสร้างระบบรับน้ำหนักเสริมแรงซึ่งประกอบด้วยคอนกรีตการเสริมแรงเหล็กและแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ ภายใต้โหลดที่ใช้การถ่ายโอนความเครียดทั่วอินเทอร์เฟซจะทำได้ผ่านการรวมกันของพันธะกาวและการประสานทางกล แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถือว่าเป็นส่วนสำคัญของความเค้นแรงดึงซึ่งจะช่วยลดระดับความเครียดภายในการเสริมแรงของเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้การแพร่กระจายของรอยแตกหดตัวและจำกัดการโก่งตัวในแนวตั้งของลำแสงหรือแผ่น ในที่สุดกระบวนการนี้จะคืนค่าและช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งของการดัดงอและความสามารถในการรับน้ำหนักของสมาชิกโครงสร้างในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงประสิทธิภาพความล้าโดยรวมของโครงสร้างไปพร้อมๆกัน

ข้อดีของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เมื่อเทียบกับวิธีการเสริมสะพานแบบดั้งเดิม

เมื่อเทียบกับเทคนิคการเสริมแรงแบบดั้งเดิมการเสริมแรงด้วยแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จะสอดคล้องกับความต้องการที่ทันสมัยสำหรับการเสริมสร้างความเข้มแข็งของสะพานโดยเฉพาะคือ "การบุกรุกน้อยที่สุดการหยุดชะงักต่ำยาวนานและคุ้มค่า" ข้อดีหลักของมันมีดังนี้:

1.การทำงานร่วมกันของโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมและความแม่นยำในการเสริมแรงสูง: โมดูลัสยืดหยุ่นของแผ่นคาร์บอนตรงกับการเสริมแรงของคอนกรีตและเหล็กอย่างใกล้ชิดช่วยขจัดปัญหาเช่นความล่าช้าจากความเครียดหรือการเปลี่ยนแปลงอย่างกระทันหัน นี้จะช่วยให้การชดเชยที่แม่นยำของข้อบกพร่องโครงสร้างในความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งแกร่งได้อย่างมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาข้อบกพร่องโครงสร้างที่สำคัญเช่นการแตกร้าวมากเกินไปและโก่ง ดังนั้นโครงสร้างเสริมความแข็งแรงจึงมีความสม่ำเสมอและการกระจายความเครียดที่มั่นคง

2.ค่ะไม่มีโหลดเพิ่มเติมไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเดิม: แผ่นคาร์บอนบางมาก (โดยทั่วไป1.2-3.0มม.) ที่มีน้ำหนักตัวเองเล็กน้อยดังนั้นการเสริมแรงจะไม่เพิ่มภาระที่ตายแล้วให้กับสะพาน นอกจากนี้กระบวนการนี้ไม่ได้เปลี่ยนระบบส่งกำลังของโครงสร้างขนาดระยะห่างหรือการจัดตำแหน่งดาดฟ้าและไม่ทำให้เกิดความเครียดเพิ่มเติมใน piers, abutments หรือ foundations ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเสริมแรงในสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัดเช่น viaducts ในเมืองและสะพานที่สวยงาม

3.ทนต่อสภาพอากาศและทนทานค่าใช้จ่ายวงจรชีวิตต่ำ: วิธีนี้ช่วยแก้ไขปัญหาทั่วไปของการกัดกร่อนของแผ่นเหล็กที่เกี่ยวข้องกับการเสริมแรงเหล็กแบบดั้งเดิม แผ่นคาร์บอนมีคุณสมบัติทางเคมีที่มั่นคงมีความต้านทานต่อกรดด่างรอบการแช่แข็งและริ้วรอยที่เกิดจากรังสียูวีได้ดีเยี่ยม พวกเขาให้แน่ใจว่าในระยะยาวประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงแม้ภายใต้เงื่อนไขกลางแจ้งที่ซับซ้อน ระบบเสริมความแข็งแรงมีอายุการใช้งานมากกว่า30ปีช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาซ่อมแซมและตกแต่งใหม่ในอนาคตได้อย่างมาก

4.ประสิทธิภาพการก่อสร้างสูงการหยุดชะงักของการจราจรน้อยที่สุด: กระบวนการนี้ส่วนใหญ่ใช้เทคนิคการบุกรุกของ "แห้ง" หรือ "กึ่งแห้ง" โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรกลหนักหรือการทำงานของคอนกรีตหล่อเปียก ด้วยขั้นตอนที่คล่องตัวและระยะเวลาการบ่มสั้นๆมันอำนวยความสะดวก "ครึ่งความกว้าง" การก่อสร้าง-ช่วยให้สำหรับการเปิดอย่างรวดเร็วของเลนการจราจร-จึงช่วยลดการหยุดชะงักอย่างมากในการไหลของการจราจรในเมืองขนาดใหญ่ thoroughfares และทางหลวงลำต้น

5.ค่ะรองรับการเสริมแรงคอมโพสิต: แผ่นคาร์บอนสามารถใช้งานได้อย่างอิสระสำหรับการเสริมสร้างความเข้มแข็งแบบยืดหยุ่นหรือสามารถรวมเข้ากับระบบเสริมแรงคอมโพสิต-รวมกับการยาแนวแตก, การเสริมแรงด้วยผ้าเฉือนคาร์บอน, และจุดสิ้นสุด Anchorage-เพื่อจัดการกับข้อบกพร่องของโครงสร้างที่ซับซ้อนในส่วนประกอบสะพานที่หลากหลายรวมถึงกล่อง girders, T-beams, และแผ่นกลวง

ขอบเขตการใช้งานและข้อจำกัดของแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งของสะพานที่มีพื้นผิวคอนกรีตเสียงที่มีความแข็งแรงเพียงพอซึ่งข้อบกพร่องถูกจำกัดไว้ที่ความสามารถในการรับน้ำหนักไม่เพียงพอการย่อยสลายความแข็งการแตกร้าวหรือการโก่งตัวมากเกินไป สำหรับสะพานยับยั้งรุนแรงด่าง-ปฏิกิริยารวมในพื้นผิว, ไม่เพียงพอคอนกรีตความแข็งแรง unsettled มูลนิธิการตั้งถิ่นฐาน, หรือรุนแรงโครงสร้างการบิดเบือนและการเปลี่ยนรูป, พื้นผิวซ่อม, การตั้งถิ่นฐานฟื้นฟู, และการจัดตำแหน่งโครงสร้างจะต้องเสร็จสิ้นก่อนที่จะใช้การเสริมแรงแผ่นคาร์บอน นอกจากนี้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ยังมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและแรงกระแทกจำกัดและส่วนที่สัมผัสจะต้องได้รับการคุ้มครองอย่างเพียงพอเพื่อป้องกันความเสียหายที่เกิดจากแรงกระแทกภายนอก

ใช้ประโยชน์จากข้อดีที่ครอบคลุม-รวมถึงความแข็งแรงสูงคุณสมบัติที่มีน้ำหนักเบาความทนทานเป็นพิเศษการรุกรานน้อยที่สุดและการหยุดชะงักต่ำ-เทคโนโลยีการเสริมแรงแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อยู่ข้อบกพร่องของวิธีการเสริมสร้างสะพานแบบดั้งเดิม ช่วยให้แก้ไขข้อบกพร่องของโครงสร้างได้อย่างแม่นยำช่วยเพิ่มอัตรากำไรขั้นต้นด้านความปลอดภัยของโครงสร้างและยืดอายุการใช้งานของสะพานทั้งหมดนี้ต้องการการแทรกแซงโครงสร้างเพียงเล็กน้อยเท่านั้น