Ortak takviye yöntemleri

Mevcut beton köprülerin yorgunluk direncini artırmak, titreşim performansını artırmak ve canlı yük rezervini artırmak için, taşıma kapasitesini artırmak ve onları güçlendirmek gerekir. Şu anda, yatak kapasitesini artırmak için yaygın olarak kullanılan takviye yöntemleri esas olarak aşağıdakileri içerir:

1) Dış ön gerilim takviye yöntemi

Dış önceden gerilmiş takviye yöntemi, metal dış kabloları veya kaburgaları korozyona karşı koruma önlemleri ve FRP (Fiber Güçlendirilmiş Polimer) ile kiriş dışında düzenlemektir. Dış yükün bir kısmı tarafından oluşturulan bükme momentini ve kesme gücünü dış öngerginliği önceden ekleyerek dengelemek ve böylece kiriştin taşıma kapasitesini artırmak için aktif bir takviye yöntemidir. Bu takviye yöntemi, kirişin orijinal yapısının gerilim durumunu ve iç güç dağılımını değiştirir ve yapının iç gücünü güçlendirme, boşaltma ve değiştirme üçlü etkisine sahiptir. Köprünün taşıma kapasitesini iyileştirme ve yapının çatlama direnci ve dayanıklılığını iyileştirme amacına ulaşmak için, köprünün taşıma kapasitesinin iyileşmesi% 30 ila% 40'a ulaşabilir.

Bu takviye yöntemi, köprünün taşıma kapasitesini artırmanın en basit ve en ekonomik yoludur. Aşağıdaki avantajlara sahiptir:

①  Büyük ve orta menzilli köprülerin takviyesi için uygundur;

②  Kontrol etmek, onarmak ve değiştirmek kolaydır ve ön stres hızlı ve kolay bir şekilde ayarlanabilir;

③  Dış takviye ve kiriş yalnızca demirleme alanında ve dönme alanında bağlanır ve sadece yerel temas alanında sürtünme kaybı vardır ve ön gerilim toplam kaybı küçüktür:

④  Köprünün sertliğini, sınır taşıma kapasitesini ve yük stresinin yorgunluk direncini etkili bir şekilde iyileştirebilir, aralığın ortasındaki sapmayı azaltabilir ve titreşim performansını iyileştirebilir:

⑤  Büyük ölçekte köprü takviye projelerine uygulanabilir ve takviye sistemi seri üretimi gerçekleştirmek kolaydır;

⑥  Takviye maliyeti nispeten düşüktür;

⑦  Takviye inşaatı kısa süre alır ve trafik üzerinde az etkiye sahiptir:

⑧  Köprünün kendi ağırlığındaki artış göz ardı edilebilir ve iskele ve dayanımın taşıma etkisi artmamaktadır;

⑨  Takviye inşaatı mevcut köprülere az hasar verecek;

⑩  Ön gerileme ve köprü yapılarının uzun vadeli gerçek zamanlı sağlık izleme ihtiyaçlarını karşılamak için dış öngerileme sistemine algılama elemanlarının kurulması uygundur.

Ancak bazı dezavantajları da var:

①  Dış kablo sadece demirleme alanındaki kiriş gövdesine ve dönme alanına bağlanır. Bağlantı parçası başarısız olduktan sonra, sonuçları ciddi, bu nedenle bu iki parçanın güvenliği ve güvenilirliği yüksek olması gerekir;

②  Bu iki alanda hala büyük bir stres konsantrasyonu var ve kuvvet durumu daha karmaşıktır, bu da tasarım hesaplama ve analizinde belirli zorluklara neden olur;

③  Direksiyon bloku ve dış kablo arasındaki uzun vadeli sürtünme, kablo gövdesine kolayca zarar verir ve dış kablonun hizmet ömrünü azaltır;

④  Dış önceden gerilmiş takviye sistemi tarafından maruz kalan doğal ortamda, erozyona, yangına ve mekanik hasara duyarlıdır;

⑤  Dış kablo ve kiriş gövdesi arasında tutarsız bir deformasyon var ve güç deformasyonu sınır durumunda daha karmaşıktır, bu da doğru hesaplamayı zor veya çok ağır hale getirir.

2) Karbon fiber veya çelik levha takviye yöntemi yapıştırma

Bu tür bir takviye yöntemi, kiriş gövdesinin gerginlik bölgesine karbon lif veya çelik levha yapıştırarak çekme geriliminin bir kısmını taşımaktır, bu da kiriş gövdesinin sertliğini iyileştirir ve köprü yapısının gerilim dağıtım durumunu değiştirir ve böylece köprünün bükülme taşıma kapasitesini iyileştirir.

Avantajları şunlardır: basit tasarım, kolay inşaat, kısa inşaat süresi, az miktarda yerinde çalışma, ölü ağırlıkta küçük bir artış, orijinal yapıya az veya hiçbir hasar ve düşük takviye maliyeti. Bunlar arasında, bağlama çelik takviye yöntemi köprünün bükülme taşıma kapasitesini% 20 ila% 30 arasında artırabilir ve sertlik% 5 ila% 15 arasında artırabilir.

Bu takviye yöntemi pasif takviye yöntemine aittir, yani köprüye canlı yük uygulanmadan önce stressiz malzemenin dağıtımı. Canlı yük uygulandıktan sonra normal kullanım aşamasında, yapışkan malzemede stres oluşturulmasına rağmen, yükün bir kısmını taşıyabilir, ancak stres seviyesi düşüktür, takviyelendirme malzemesinin gücü tam olarak kullanılamaz ve güç kullanım oranı düşüktür. Yalnızca orijinal kiristin gerilim bölgesindeki çelik verime veya verime yakınındayken, yani nihai arıza durumuna ulaştığında, büyük bir gerilim oluşturabilir, ancak takviyelendirme malzemesinin kendisi genellikle nihai duruma ulaşmaz. Bu nedenle, bu yöntem normal kullanım sırasında köprünün taşıma kapasitesinde sınırlı bir artışa sahiptir ve çoğunlukla taşıma kapasitesini güçlendirmek için gerçek takviye projelerinde kullanılır. Ayrıca, bu takviye yöntemi kirişin sertliğini büyük ölçüde artırmaz ve demiryolu köprülerinin yüksek sertlik gereksinimlerine uygun olmayan canlı yükün etkisi altında kirişin deformasyonu önemli ölçüde azaltamaz. Takviye etkisini iyileştirmek için, inşaat trafiği kesmelidir. Trafik sadece bağlama reçinesinin yeterli gücüne sahip olduğunda açılabilir. Kesintilik süresi, trafik üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olan bağlama reçinesinin inşaat hızına ve güç büyüme oranına bağlıdır. Ayrıca, çelik levhalar kullanırken korozyon önleyici dikkate alınmalıdır. Daha sonraki bakım maliyetleri yüksektir ve çelik levhalar serttir ve bağlantı yüzeyinin boşaltılması kolaydır, bu yüzden yorgunluk direnci zayıftır. Karbon fiber malzemesi iyi korozyon önleyici performansa sahip olsa da, yüksek sıcaklıkta veya yangına eğilimli ortamlarda kullanılmak için uygun değildir.

3) Kesit genişletmek ve takviye yöntemini güçlendirmek

Yük taşıyan kesit alanı, kiristin alt, yan veya köprü yüzeyine çelik çubuklar yerleştirerek ve eski beton yüzeyine bağlanmak için beton dökümle artırılır. Bölümün iners anını veya bükme sertliğini artırmak, böylece yük altındaki kirişin maksimum çekme gerilimini azaltmak veya maksimum çekme gerilimini değişmeden tutmak, taşıma kapasitesini artırabilir ve nihayet takviye amacını elde edebilir. Bu takviye yöntemi de pasif bir takviye yöntemidir. Orijinal bölüm, takviye öncesi ve sonrası tüm kendi ağırlığını taşımalıdır. Orijinal bölümün çekme ve sıkıştırma bölgesi çelik çubukları ve betonu, köprü canlı yüke maruz kalmadığında zaten belli bir gerilim veya gerginliğe sahiptir ve artan bölüm sadece canlı yükün bir kısmını taşır.

Bu takviye yönteminin avantajları, takviye sonrası yapının dayanıklılığı, daha sonraki dönemde düşük bakım maliyeti, arayüz sertliğinin iyileşmesi ve doğal titreşim frekansının değişimi. Dezavantajı, yerinde inşaatın karmaşık olması, kalite kontrolünün zor olması ve trafik üzerinde büyük bir etkisi olmasıdır. Takviye etkisi köprünün orijinal yapısından büyük ölçüde etkilenir. Çapraz kesitin kendi ağırlığını artırmak, iskele ve dayanım üzerindeki yükü artıracaktır. Yeni ve eski beton arayüz alanı arasındaki bağlantı zayıf ve birçok kusura sahiptir.

Farklı takviye yöntemlerinin karşılaştırılması

Ağır yüklü demiryolu taşımacılığı için uygun köprü takviye yöntemlerinin seçimi aşağıdaki gereksinimleri karşılamalıdır:

Her şeyden önce, normal ulaşım üzerindeki etkinin mümkün olduğunca küçük olmasını sağlamalıyız. Ülkemin ağır mesafeli demiryolu taşımacılığı çok meşgul olduğu ve trafiğin kesilmesinden kaynaklanan doğrudan ekonomik kayıp çok büyük olduğu için trafiği kesinmemek en iyisidir. Bu bakış açısından, en iyi seçenek dış önceden gerilmiş takviye yöntemidir ve gerginlik çok kısa bir süre aldığı için, önlemler doğru şekilde alınırsa, trafik üzerindeki etkiyi en aza indirebilen tavanı açma zamanı gerçekleştirmek için kullanılabilir.

İkincisi, takviye etkileri için gereksinimler. Güçlendirilmiş köprünün güvenliği bakış açısından, sapma mümkün olduğunca küçük olmalıdır ve aşırı sapmayı önlemek ve tren kayması riskini artırmak için "Köprü Yönetmeliği"nin gereksinimlerini karşılamalıdır: Ayrıca, demiryolu canlı yük oranı büyük, bu da yüksek köprü sertliğini gerektirir. Taşıma kapasitesi açısından, yeterli taşıma kapasitesinin sağlanması köprü takviyesi için en temel gereksinimdir. Bu nedenle, bükülme bakış açısından takviye yöntemini seçme sırası aşağıdaki gibidir: dış ön gerilim> artan bölüm ve takviye> bağlı karbon lif veya çelik levha. Sertlik bakış açısından takviye yöntemini seçmenin sırası şudur: kesim ve takviye arttırmak> dış öngerginlik> karbon lif veya çelik levha yapıştırmak. Taşıma kapasitesi açısından, takviye yöntemini seçme sırası şudur: dış ön gerileme> bölüm ve takviye arttırma> karbon lif veya çelik levha bağlama.

Üçüncüsü, inşaat teknolojisi ve maliyet açısından gereksinimler. Kaliteyi sağlamak öngörüsü altında, seçilen inşaat süreci mümkün olduğunca basit ve takviye maliyeti mümkün olduğunca düşük. İnşaat teknolojisi bakış açısından takviye yöntemini seçmenin sırası şudur: karbon lif veya çelik levha yapıştırma> dış öngerginlik> bölüm ve takviye arttırma. Maliyet açısından, karbon lif veya çelik levha bağlamanın en düşük maliyeti en iyi seçimdir. Bununla birlikte, trafik kesintisinden kaynaklanan demiryolu taşımacılığının kaybı da dahil olmak üzere toplam maliyet göz önüne alındığında, dış önceden gerilmiş takviye yöntemi hala en düşüktür.

Çeşitli takviye yöntemleri arasındaki karşılaştırma tabloda listelenmiştir. Yukarıdaki demiryolu beton köprülerinin takviye yöntemleri için gereksinimlerini ve farklı açılardan karşılaştırmayı birleştirerek, dış ön gerilim takviye yönteminin ağır beton demiryolu köprülerinin taşıma kapasitesini artırmak için en iyi yöntem olduğu sonucuna varılabilir.