Köprü güçlendirme

1Proje genel bakışı

Nanchang'dan Jiujiang'a kadar olan otoyol bölümü (bölüm), Jiangxi Eyaleti'nin toplam 133 km uzunluğundaki ana ana hattıdır. Yapımı sırasında, tali otoyol yeniden inşası, özel otomobil otoyolunun genişletilmesi vb. gibi birçok değişikliğe uğramıştır. On yılı aşkın bir süredir işletilip kullanılan yol, potansiyel güvenlik tehlikeleriyle birlikte daha ciddi ve çeşitlenmiş bir hasar durumu ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle, sahipleri Chang-Jiu otoyolunun geniş çaplı ve kapsamlı bir teknik dönüşümünü gerçekleştirmeye karar vermiştir. Bu teknik dönüşümün temel amacı, mevcut yol yapısının güçlendirilmesi temelinde yol yapısının kalınlığını 16-25 cm artırmaktır. Aynı zamanda, Chang-Jiu Otoyolu'nun enine drenajının gizli tehlikesini temelden çözmek amacıyla, bazı kesimlerde bulunan tek taraflı çift taraflı eğim, tek taraflı eğime dönüştürülmüştür. Yukarıda belirtilen teknik dönüşüm amaçlarına ulaşılabilmesi için, hat boyunca yer alan tüm köprü ve menfez yapılarının yukarıda belirtilen gerekliliklere uygun olarak iyileştirilmesi ve yeniden yapılandırılması, ayrıca çeşitli yapıların mevcut hastalıklarının eş zamanlı olarak giderilmesi gerekmektedir.

Chang-Jiu ekspres yolu boyunca 79 ana köprü ve 26 yan köprü dahil olmak üzere toplam 849 köprü ve menfez bulunmaktadır. Üst yapı esas olarak 13 m, 16 m ve 20 m öngerilmeli basit destekli içi boş döşemelerden oluşmaktadır. Az sayıda 8 m ve 10 m adi betonarme basit destekli içi boş döşeme, sürekli kutu kiriş ve I şeklinde kompozit kiriş köprü bulunmaktadır. 303 yuvarlak boru menfez, 441 kemer menfez ve kapak plakalı, kutu ve harçlı duvar örgülü geçit bulunmaktadır. Bunlar arasında, üstünde az miktarda dolgu bulunan yaklaşık 200 açık menfez ve kapalı menfez bulunmaktadır. Araştırmalar sonucunda yapıda belirgin bir yapısal kusur bulunamamıştır ve tüm yapıların genel taşıma kapasitesi hala iyidir, sadece köprü tabliyesi sürekli, köprü tabliyesi kaplaması, kauçuk mesnetler ve diğer zayıf konumlar gibi belirli kısımlarda daha fazla hasar görülmüştür. Dolayısıyla, mevcut her türlü hastalığın ortadan kaldırılmasının yanı sıra, yol yüzey yenilemesinden büyük ölçüde etkilenen ana hat ve üst geçit köprüleri, menfezler ve çatı döşemeleri ile menfezlerin az miktarda dolgu ile güçlendirilmesi ve sağlamlaştırılması bu yenilemenin vurgusu olup, böylece trafik güvenliğinin sağlanması hedefine ulaşılacaktır.

2 Malzeme özellikleri

Günümüzde yapısal güçlendirme, yeniden inşa ve onarımın teknik durumu genel olarak betonarme kalınlaştırma yöntemi, hacim ön ekleme yöntemi, sac güçlendirme yöntemi, izolasyon ve Sismik Absorpsiyon yöntemi olarak ayrılabilir. Karbon fiber güçlendirme yöntemi düşük bağıl yoğunluk, yüksek yorulma dayanımı, iyi dayanıklılık, aşınma direnci, rahat inşaat, düşük maliyet özelliklerine sahiptir ve temel olarak inşaat koşullarıyla sınırlı değildir, orijinal yapının şeklini etkilemez. FRP ile güçlendirilmiş beton kirişlerin test sonuçları, normal yük altında eğilme sertliğinin %17-%99, eğilme dayanımının ise %28-%97 oranında arttığını göstermektedir. Kesme güçlendirme testinde, güçlendirilmiş elemanların eğilme kapasitesi yaklaşık %65-%95 oranında büyük ölçüde iyileştirilmiş olup, bu da güçlü eğilme ve zayıf kesme sismik gereksinimlerini karşılamaktadır.

3 Takviye tasarımının temel varsayımları

(1) Betonun çekme alanındaki rolü ihmal edilebilir düzeydedir.

(2) Kiriş büküldüğünde, beton, çelik çubuk ve karbon fiberin gerilmesi, düzlem kesit varsayımına uygundur.

(3) Karbon fiber malzemenin gerilme-şekil değiştirme ilişkisi doğrusal elastiktir: σcf=Ecf×εcf veεcf<0,01.

(4) Nihai eğilme kapasitesi durumuna ulaşmadan önce, CFRP ve beton arasında bağ soyulma hatası oluşmaz.

4 Karbon fiber takviyeli yapı

4.1 Yapışkan yapılandırması

(1) Hammaddeler farklı karışım oranlarına göre hassas bir şekilde tartılır ve astar, tesviye ve bağlayıcı bağlayıcılar sırasıyla ayrılır. İnceltici ana polimer malzemeye eklenir ve eşit şekilde karıştırılır, ardından dolgu maddesi eklenerek homojen hale gelene kadar karıştırmaya devam edilir ve son olarak, tamamen karıştırıldıktan sonra kullanılabilen kürleme maddesi eklenir.

(2) Bağlayıcının bir araya getirilmesinde şu hususlara dikkat edilmelidir: Her bir astar bir araya getirilmesi için 1-2 kg, her bir düzeltici bir araya getirilmesi için 0,5-1 kg ve her bir bağlayıcı bir araya getirilmesi için 1-2 kg.

(3) tüm malzemelerin 1H'da tamamlanması gerekiyor.

4.2 Alt tabaka işleme

(1) Beton yüzeyindeki dökülme, oyuklaşma, petekleşme ve korozyon gibi bozulmalar giderilmelidir. 0,2 mm'den küçük çatlaklar epoksi reçine ile kaplanmalı ve kapatılmalıdır. 0,2 mm'den büyük çatlaklar ise epoksi reçine ile doldurulmalıdır.

(2) Beton köşe taşlama makinesi, zımpara kağıdı ve diğer ekipmanlar betonun yüzeyindeki bulamaç, gres ve diğer kirleticileri temizlemek, beton bileşeninin tabanını düzleştirmek, özellikle dışbükey kısımların yüzeyini düzleştirmek, köşe macununu pah kırmak ve dairesel bir yay (R < 30mm) şeklinde parlatmak için kullanılır.

(3) Üfleyici beton yüzeyini temizleyecek ve kuru tutacaktır.

4.3 Birinci

(1) Baz tutkal, ana madde: sertleştirici oranına göre (3:1) dağıtılır. Ana madde ve sertleştirici bir kaba konur, yaylı terazilerle ölçülür ve karıştırıcılarla eşit şekilde karıştırılır. Uygulama alanının gerçek sıcaklığına göre dozaj belirlenir ve kullanım süresi sıkı bir şekilde kontrol edilir. Genellikle 60 ml kullanılır.

(2) Yapıştırıcıyı rulo fırça veya fırça ile beton bileşenin yüzeyine eşit şekilde yayın, kalınlığı 0,4 mm'yi geçmemeli ve fırçanın sızmasına veya hava kabarcıklarının akmasına izin verilmemelidir. Kürlenme süresi 3 ila 24 saattir.

4.4 Tesviye

(1) Beton yüzeyin çukur kısımlarının doldurulmasında epoksi tamir macunu, şablon derzleri gibi yüksekliği yetersiz olan kısımların doldurulmasında ise yama malzemesi kullanılarak yükseklik farkı en aza indirilmelidir.

(2) Köşenin bir köşesi de, yarıçapı en az 30 mm olan düzgün bir arkın onarımı için uygulanır. Onarım maddesinin yüzeyine dokunulup kuruduktan sonra, bir sonraki adıma geçilebilir.

4.5Karbon fiber levhanın bağlanması

(1) Yapıştırıcı yüzeyin kuru olduğundan, sıcaklığın 5°C'nin altında ve bağıl nem oranının %85'in üzerinde olduğundan emin olun. Etkili bir önlem alınmazsa karbon fiber kumaş üretilemez.

(2) Yapıştırıcı malzemeyi (baz yapıştırıcı ile aynı yöntemi kullanarak) karıştırın ve yapıştırılacak parçaya eşit şekilde uygulayın. Fırçanın kalınlığı, baz yapıştırıcının kalınlığından biraz daha kalındır. Sızıntı ve fırçalama olayı kesinlikle yasaktır ve özellikle karbon fiber kenarının yapışmasına dikkat edin.

(3)Karbon fiber kumaş yapıştırıldıktan sonra, kabarcıkları gidermek ve yapıştırıcının karbon fiber kumaşa yeterince nüfuz etmesini sağlamak için özel aletler elyaf yönünde tekrar tekrar yuvarlanır ve sıyırıcı, karbon fiber kumaşın yüzeyini sıyırarak pürüzsüz hale getirmek için kullanılır. Çok katmanlı yapıştırmada yukarıdaki adımlar tekrarlanmalı ve bir sonraki katman, karbon fiber kumaşın yüzeyi kuruyana kadar yapıştırılmalıdır.

(4) Yapıştırıcıyı son CFRP katmanının yüzeyine eşit şekilde uygulayın. Aletle elyaf yönünde tekrar tekrar yuvarlayın ve karbon fiber kumaşın yüzeyini kazıyıcı ile kazıyarak eşit hale getirin.

(5) CFRP'nin elyaf doğrultusundaki bindirme uzunluğu 10 cm'den az olmamalıdır. Bu parçaya reçine kaplanmalı ve köpük giderme ve reçineleme işlemi normal şekilde yapılmalıdır.

5 Kalite güvence önlemleri

(1) karbon fiber hammadde kontrolü.

Malzemelerin homojenliği: Karbon fiber demetleri yalnızca eşit olarak dağılır, levhalar halinde işlendiğinde genel kuvvetin tekdüzeliğinde rol oynayabilir.

Karbon fiber levhalardaki önceden emdirilmiş reçine içeriği: Önceden emdirilmiş reçine, elyafın karşılıklı olarak kısıtlanması, karşılıklı olarak bir bütün halinde birleştirilmesi ve ortak bir kuvvet oluşturulması rolünü üstlenir, ancak içeriği çok fazla, emdirilmiş reçine çok kalındır ve onarım ve güçlendirme için uygun değildir. Çünkü CFRP betonarme yapı, karbon fiber levhaların tekrarlanan infiltrasyonunun tamamlanması için üst ve alt kısımlarına kaplanan epoksi reçineye bağlıdır. Elyaf levhadaki önceden emdirilmiş reçine içeriği çok fazlaysa, karbon fiber levha yapıştırıldığında reçine penetrasyon etkisi zayıf olur ve bu da yapı kalitesini doğrudan etkiler.

Karbon fiberin filament iplik yüzdesi, ince elyaf ipliği ve sadece 7 μm kalınlığı nedeniyle oldukça belirgindir. Bu nedenle, elyaf kırılmasını en aza indirmek ve elyaf tabakasının sürekliliğini ve bütünlüğünü sağlamak, nihai takviye etkisini sağlamak için önemli bir parametredir.

(2) Şantiyedeki sıcaklık ve nem sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. İnşaat sıcaklığı 5~35°C aralığında ve bağıl nem %85'i geçmemelidir.

(3) Karbon fiber yapıştırma projesi: Karbon fiber kumaşın elyaf yönü boyunca kat uzunluğu 100 mm'den az olmamalıdır. Karbon fiber kumaş, engellerden kaçınmak için mümkün olduğunca yapıştırılmalıdır. Engeller kaldırılamıyorsa ve kesilmesi gerekiyorsa, kesilen kısım uygun şekilde işlenmeli ve farklı koşullara göre özel önlemler alınmalıdır.

(4)İnşaat sonrası saha kabulü, esas olarak CFRP ve beton arasındaki bağ kalitesini değerlendirmek içindir ve bağ etkisi, CFRP yüzeyine çekiç ve diğer aletlerle hafifçe vurulmasının yankısıyla değerlendirilir. Yapışmışlık durumu yoğun değilse, iğne enjeksiyonlu yapıştırıcı yöntemi kullanılarak giderilmelidir. Bağlanma alanı %90'dan azsa, bağ geçersiz sayılır ve yeniden oluşturulur.

6Çözüm

CFRP ile beton yapıların güçlendirilmesinin avantajları oldukça açıktır ve karayolu köprüleri ve menfezlerin güçlendirilmesinde geniş uygulama potansiyeline sahiptir.