Büyük Ulaşım Köprülerinin Güçlendirilmesi

1.1 Köprü Genel Bakışı

Köprü açıklığı kompozisyonu 14m + 14m + 14m = 42m'dir ve köprü tabliyesi kesit kompozisyonu 2,0m (kaldırım) + 26m (taşıma) + 2,0m (kaldırım) = 30,0m'dir. Üst yapı sıradan betonarme sürekli döşemeyi benimser ve döşeme kirişinin inşası, destek üzerine tek seferde entegre olarak yerinde dökülerek tamamlanır. Köprü boyunca toplam 4 döşeme düzenlenmiştir, kalınlığı 70 cm, döşemenin üstünde 750 cm genişlik, döşemenin altında 450 cm genişlik ve 150 cm konsol uzunluğu vardır. C40 beton kullanılmıştır ve çelik çubukların hepsi II. sınıf çelik çubuklardır.

İskele, 80 cm iskele kalınlığı, 250 cm üst genişliği ve 100 cm alt genişliği olan lotus biçimli masif levha iskeleyi benimser. Başlık dikdörtgen kesitli, betonarme yapıdır ve 150 cm kalınlığındadır. Kazık, 100 cm kazık çaplı delme kazıkları benimser ve sürtünme kazıklarına göre tasarlanmıştır. Dayanak, 80 cm kolon çapı ve 100 cm sürtünme kazık çapı olan kazık-kolon hafif dayanağı benimser. Alt yapıların hepsi C30 betondan yapılmıştır, ancak kazıklar C25 su altı betonundan yapılmıştır.

Köprü tabliye döşemesi aynı kalınlığa sahiptir, kalınlık 10 cm'dir ve aralıklar 10 cm'ye 10 cm'dir. Yerinde dökülen köprü tabliye betonu C40 su geçirmez betondur.

1.2 Köprü hastalıkları

Köprü güçlendirme tasarımından önce köprünün durumu test edildi. Test sonuçları, köprünün şu anki başlıca hastalıklarının döşeme kirişinin enine çatlakları ve köprü açıklığının bir kısmının sapması olduğunu gösterdi. Döşemeler ve kirişler arasındaki ıslak derzlerin bir kısmında uzunlamasına çatlaklar, sızan su ve yerel olarak toz beton. Köprü tabliye döşemesinde örgü çatlaması ve uzunlamasına bir derz var, genleşme derzi tıkalı, kauçuk şerit kısmen hasarlı ve ankraj bölgesindeki beton çatlamış. Alt yapıda, iskele gövdesi kısmen peteklenmiş durumda.

2.1 Köprü güçlendirme tasarımı

Köprünün altından geçen ağır vasıtaların güçlendirme öncesi yapısal tepkisinin hesaplama sonuçlarına göre, köprünün üst ve alt yapılarının taşıma kapasitesinin gerekliliklerden uzak olduğu görülmektedir. Üst döşeme kirişinin kesiti büyütülerek geleneksel olarak güçlendirilmesi (çelik plakaların yapıştırılmasıyla güçlendirme ve dıştan ön gerilimli güçlendirme), hiçbiri üst ve alt yapıların yetersiz taşıma kapasitesi sorununu etkili bir şekilde çözememektedir. Bu nedenle köprünün güçlendirme planı geçici ayakların artırılmasıdır.

2.1.1Geçici payanda ayarlama yöntemi seçimi

Analiz sonucunda, ağır vasıtalar köprüyü geçtiğinde, ana kontrol donatısı tasarım öğeleri, orta ayaktaki döşeme kirişinin yatak reaksiyon kuvveti ve orta ayağın tepesindeki düşey kuvvetin bileşke kuvvetidir. Ağır vasıtanın altında orijinal ayaktaki destekleyici reaksiyon kuvvetini ve ayak tepesindeki düşey kuvveti kontrol etmek için, yeni geçici destekleyici ayağın düşey basınç rijitliği sağlanmalıdır. Hesaplama ve analiz sonrasında, 80 cm ve 80 cm kare ayak kolonları kullanılarak geçici beton destekleyici ayakların formunun benimsenmesi ve kısmi yük modunda 3# döşeme kirişinin her bir açıklığı için iki sıra destekleyici ayak kurulması kararlaştırılmıştır.

2.1.2Destek tedavisi

Köprünün orijinal destekleri çoklu sabit destekler ve tek desteklerle sağlandığından, döşemeler ve kirişler yerinde dökülen betonun ıslak birleşimleriyle bağlanır. Çeşitli geçici payanda yerleştirme şemaları altında, ağır araçlar köprüden geçtiğinde orijinal köprü ayak desteğinde aşırı uzunlamasına ve enine köprü yükleri oluşacaktır. Bu sorun, uzay sonlu elemanlar programı kullanılarak karşılaştırıldı ve analiz edildi. Hesaplama sonuçları karşılaştırıldığında, düşey ve yatay tepki kuvvetinin sayısal değeri ızgara modelinden daha küçük olmasına rağmen, ağır aracın tüm ön 14 aksı köprü üzerinde olduğunda, uzunlamasına ve yanal uç değerler sırasıyla 921kN ve 269,4kN'ye ulaştı. Bu nedenle, ağır araçlar köprüden geçtiğinde desteklerin hasar görmemesini sağlamak için, orijinal köprünün bazı sabit destekleri ve tek yönlü destekleri köprüyü geçmeden önce geçici olarak değiştirilmelidir.

2.1.3Plaka kiriş birleşim alanının donatı tasarımı

Köprü varlığının sonlu elemanlar modeli, uzay sonlu elemanlar programı kullanılarak kurulmuş olup, köprünün altındaki plaka ve kirişin birleşim alanındaki kuvvet incelenmiştir. Fazla uzunlamasına ve yanal kısıtlamaları gidermek için döşeme kiriş desteğinin geçici olarak değiştirilmesi koşulu altında, tüm 14 eksenli çelik köprüler köprü üzerinde olduğunda, döşeme kiriş birleşim alanının altındaki enine gerilme artışının maksimum değeri 5,06 MPa'dır. Plaka kirişlerin birleşim alanındaki kuvvete yardımcı olmak için, 2#, 4# kirişler ve 3# kirişler arasına çapraz bölmeler eklenmiş ve bölmeler arasındaki alana kesitli çelik bağlantı çubukları eklenmiştir. Hesaplamadan sonra, diyafram takviyesinden sonra döşeme kirişinin orijinal birleşim alanındaki beton gerilme artışı yerel olarak 2,49 MPa'ya düşürülmüş ve enine diyaframın maksimum gerilme artışı 3,72 MPa'dır. Diyafram betonu çatladıktan sonra çekme gerilimi diyaframın alt çelik plakasına ve boyuna çelik çubuklarına aktarılır.

2.2 Köprü güçlendirme planı

Hesaplama ve karşılaştırma analizleri sonucunda köprü için aşağıdaki güçlendirme şemaları benimsenmiştir:

(1) Kirişin ıslak eklem bölgesindeki hastalıkları onarın ve tedavi edin.

(2) 3# kirişi geçici payandalar ekleyerek güçlendirin. Her açıklık için iki geçici payanda eklenecek ve geçici payandalar genişletilmiş temel ve kolon ayakları olacaktır.

(3) 2#, 4# döşeme kirişleri ve 3# döşeme kirişleri arasına beton diyaframlar yerleştirin ve döşeme kirişlerinin flanş plakalarının kuvvetini desteklemek için diyaframlar arasındaki alana kesit çelik destekler yerleştirin.

3. İnşaat süreci

(1) Döşeme kirişinin ıslak birleşim bölgesindeki çatlakların kapatılması ve derz dolgusunun yapılması, birleşim bölgesindeki yaşlanmış ve gevşek betonun kesilerek sağlam bir parça haline getirilmesi ve orijinal yüzeyle aynı hizaya gelene kadar epoksi harçla onarılması.

(2) Yerinde dökülen geçici payandalı beton temel ve geçici payandalı iskele kolonu.

(3) 2#, 3# ve 4# kirişlerin her iki tarafına takviye dikimi, çelik bağlama ve kaynaklama işlemleri yapılır ve döküm kirişler arasına çapraz parçalar ve çelik destek çubukları ile kendiliğinden yayılan beton yerleştirilir.

(4) Her geçici destek ayağının tepesini düzleştirdikten sonra krikoları yerleştirin. Her destek ayağının tek nokta hedef kaldırma kuvveti (200/2kN, 600/2kN, 600/2kN, 600/2kN, 500/2kN, 500kN/ 2,70/2kN)'dir. Kaldırma tamamlandıktan sonra, kirişin altı kopyalanır ve kriko boşaltılır.

(5) Nehir yatağı koruma inşaatı.

(6) Tüm geçici payanda iskelelerini kaldırın ve platformun önündeki nehir döşemesini ve eğim korumasını geri yükleyin.

4 Sonuç

Gerçek ulaşımda, büyük boyutlu nakliye aracı grubu köprüyü güvenli ve sorunsuz bir şekilde geçti. Ekipman köprüyü geçtiğinde, profesyonel ekip köprüyü izledi ve sonuçlar köprü deformasyonunun ve diğer parametrelerin teorik hesaplamalarla temelde tutarlı olduğunu gösterdi. Ekipman köprüyü geçtikten sonra, profesyonel ekip köprüyü inceledi. İnceleme sonuçları, büyük ekipmanın bu sefer köprüye zarar vermeden köprüyü geçtiğini gösterdi.