Köprünün taşıma kapasitesini, bükme direncini, kesme direncini ve yük seviyesini artırmak için takviye yöntemlerini benimsemek en ekonomik, en basit ve en uygulanabilir önlemdir. Farklı köprü durumuna ve takviye gereksinimlerine göre farklı yöntemler kabul edilebilir. 

1 Köprü takviyesinin teknik yaklaşımları ve tasarım ilkeleri 

Ana teknik yaklaşım 

Köprü takviyesi genellikle mevcut köprülerin yük taşıma kapasitesini bileşenlerin takviyesi ve yapısal performansının iyileştirilmesi yoluyla geri kazanır veya geliştirir, böylece hizmet ömrünü uzatır ve modern ulaşımın gereksinimlerini karşılar. 

Dönüşümünün ana teknik yolları şunlardır: zayıf bileşenlerin güçlendirilmesi, yardımcı bileşenlerin eklenmesi, yapısal sistemin değiştirilmesi, ölü yüklerin azaltılması, iskelelerin ve temellerin güçlendirilmesi vb. 

Takviye planının belirleme ilkesi 

Genellikle, aşağıdaki koşullar karşılandığında takviye şemasının temelde uygulanabilir olduğuna inanılır. Yeni bir köprü yeniden inşası ile karşılaştırıldığında, çok yatırım ve malzemelerden tasarruf edebilir ve açık ekonomik faydalara sahiptir; köprü güçlendirildikten sonra, yapısal performans, taşıma kapasitesi ve dayanıklılık açısından gereksinimleri karşılayabilir; Köprünün altyapısı yeterli potansiyele sahiptir. 

2 Köprü takviyesinin birkaç yaygın yöntemi 

2.1 Genişletilmiş bölüm takviye yöntemi 

Dış beton takviye yöntemi olarak da bilinen genişletilmiş bölüm yöntemi, bölüm alanını ve beton yapıların takviyesini güçlendirmek için bir yöntemdir. Bu güçlendirme yöntemi köprünün alt kısmının güçlendirilmesini gerektirir. 

Yapı daha fazla ağırlık taşıyabilir ve daha yüksek taşıma kapasitesi sağlayabilir. Normal koşullarda, esas olarak köprü güvertesini kalınlaştırmak veya ana kirişin kiriş kaburgası genişliğini genişletmektir. 

2.2 Ön gerilmiş takviye yöntemi 

Önceden gerilmiş takviye yöntemi, yapıyı dışarıdan önceden gerilmiş çelik kravat çubuklarıyla güçlendirme yöntemidir. Daha iyi taşıma kapasitesi, sertlik ve çatlak direnci gerektiren ve takviye sonrası daha az alan gerektiren köprüler için uygundur. Önceden gerilmiş kravat çubuğu takviyesi ve önceden gerilmiş strut takviyesine bölünebilir. Bunlar arasında, önceden gerilmiş kravat çubuğu takviyesi esasen bükme üyeleri için kullanılır. Kiriş gövdesi bir çapa olarak kullanılır ve yapının kendi ağırlığını dengelemek ve araç yükünün etkisi altında gerilimi azaltmak için önceden gerilmiş gerilim yoluyla kirişin gerilim alanına dış güç uygulanır. Kirişte aşırı çatlakları azaltabilir ve çatlakların genişliğini azaltabilir. Önceden gerilmiş ayarların takviyesi esas olarak köprü alt yapısının eksenli sıkıştırılmış iskele sütunları için kullanılır, ancak bu yöntem pratikte köprü iskele sütunlarının takviyesi için nadiren kullanılır. 

2.3 Dış bağlama çelik takviye yöntemi 

Dış yapıştırma çelik takviye yöntemi, taşıma kapasitesini artırmak, esnekliği, sertliği artırmak ve normal kullanım gereksinimlerini karşılamak için üyele güç taşıyan bir bütün oluşturmak için çelik levhanı doğrudan beton üyesinin yüzeyine yapıştırmak için kimyasal bir yapıştırıcı kullanan bir takviye yöntemidir. 

2.4 FRP takviye yöntemi yapıştırma 

Bağlama FRP takviye yöntemi, yüksek mukavemetli veya yüksek elastik modüllü lif kompozit malzemeleri kullanmak ve köprü beton üyesinin yüzeyine yapıştırmak için özel olarak yapılandırılmış bağlama reçinesi veya impregnasyon reçinesi kullanmaktır, böylece o ve orijinal üye entegre bir eklem takviye yöntemi oluştururlar. 

Şu anda, yapı mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan üç tür FRP malzemesi vardır: cam lif (GFRP), karbon lif (CFRP) ve aramid lif (AFRP), bunlardan karbon lif güçlendirilmiş kompozit malzemeler (CFRP) daha fazla kullanılır. Bu makale, CFRP takviye yöntemlerinin ve pratik mühendislik uygulamalarının kullanımına odaklanmaktadır. 

Karbon fiber kumaşın lif yönü iki türe ayrılır: tek yönlü ve iki yönlü, bunların arasında tek yönlü kumaş esas olarak kullanılır. Karbon fiber kumaş, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve sertlik-ağırlık oranı, iyi yorgunluk direnci, yüksek dayanıklılık, korozyon direnci ve düşük termal genişleme katsayısı özelliklerine sahiptir. 

Güçlendirilmiş köprü yapısı özel bir ortamda olduğunda, diğer koruyucu malzemeler belirli koşullara göre seçilmelidir. Şu anda, karbon fiber kumaşın yapıştırılması için takviye yöntemleri genellikle çatlak yapıştırma ve sızdırmazlık yöntemleri ile tamamlanır. 

Diğer takviye yöntemleriyle karşılaştırıldığında, karbon fiber kumaş takviye teknolojisinin avantajları esas olarak yansımaktadır: yüksek mukavemet ve verimlilik, güçlü tasarlanabilirlik; temelde orijinal yapının görünümünü değiştirmez ve orijinal yapıya zarar vermez; ulaşım, depolama ve inşaat daha uygun ve daha hızlıdır. Daha sonraki dönemde inşaat kalitesini ve düşük bakım maliyetlerini sağlamak kolaydır; kimyasal yapısı istikrarlıdır ve hava direnci, korozyon direnci ve yorgunluk direnci konusunda daha önemlidir. Bununla birlikte, köprüyü güçlendirmek için bu yöntemi uygularken, liflerin yönelimi, makul malzeme bağlantı yöntemi, bağlantı boyutu, bağlantı yeri ve bağlantı malzemesinin performans göstergeleri tam olarak dikkate alınmalıdır. Özellikle inşaat sürecinin kalite kontrolü normal inşaat prosedürlerine uygun olarak gerçekleştirilmelidir, aksi takdirde köprü takviye etkisini etkileyecektir. 

FRP takviye uygulama örnekleri 

1970'lerin başlarında bir köprü inşa edildi: üstyapı, küçük bir takviye ve mikro bükülmüş levha I-kiriş montaj tipi demirlemeli beton kiriş yapısı ile 4 delikli bir aralıktır. Çapraz kiriş olmayan köprü güvertesi 7m + 2 × 0.25m net boşluğa sahiptir. Alt yapı, demirbeton çift sütunlu yerli döküm yığın iskeleleri ve yerçekimi tabanlarıdır. 

Güçlendirmeden önce hastalık araştırması 

Takviye planının belirlenmeden önce, eski köprünün mevcut durumu üzerinde kapsamlı bir araştırma yapıldı, tüm köprünün 4×5 ana kirişleri ile. Gerçek hasara göre, 15 ana kiriş, mikro bükülmüş levhalar, destekler, köprü iskeleleri (abutmentler) ve 2 ila 4 delikli yardımcı yapılar dikkatle incelendi. 

Ana kiriş 

İnşaat kalitesi zayıf ve her parçanın boyutu aralık boyunca tutarsız. Tek bir ana kirişte en fazla 51 çatlak bulundu ve çatlakların genişliği en fazla 4 mm idi. Dikey çatlaklar, eğik çatlaklar ve yatay çatlaklar var. Eğik çatlak ve yatay yön arasındaki açı 40-80'dir. Dikey çatlaklar temel olarak ana kiriş ağının alt kısmında dağıtılır (temel olarak aralığın ortasında 8.5m aralığında) ve alt kısmında geniş ve üstte dar; eğik çatlaklar çoğunlukla sonunda 4m içinde dağıtılır; yatay çatlaklar esasen kiriş ucunda dağıtılır. Ana kirişin yerel çelik çubukları maruz kalır ve korozyona neden olur. 

Takviye tasarımı 

Ana kiriş HM-30 karbon fiber levha ile güçlendirilmiştir. Ana performans göstergeleri şunlardır: tasarım kalınlığı 0.167mm; çekme dayanımı standart sapma 40MPa; çekme dayanımı standart değer 4108MPa; ortalama çekme dayanımı 4233MPa; elastik modül 236GPa. Hesaplamada, karbon fiber levha ve ana kiriş betonu arasındaki yapışmayı göz önüne alınarak, malzemenin çekme dayanımının tasarım değeri için 0,8'lik bir azaltma faktörü kullanılır. Hesaplamadan sonra, ana kiriş ortasındaki alt karbon lif malzemesinin kalınlığı 0,25 mm olmalıdır, bu nedenle iki katman kullanılır. Takviye tasarımı Şekil 1'de gösterilmiştir.

Sonuç 

Bu makalede eski köprüleri güçlendirmenin birkaç ana yöntemi tanıtılır ve eski köprüleri güçlendirmede karbon lif malzemelerinin uygulanmasına odaklanır. Beton takviye örnekleri aracılığıyla, karbon fiber kumaşla takviyeli köprü üyelerinin kirişler ve levhaların bükme ve kesme direncini büyük ölçüde iyileştirebileceği ve köprü üyelerinin sertliğini ve esnekliğini iyileştirebileceği ve çatlamaları engelleme ve sapmayı azaltma rolünü oynayabileceği gösterilmiştir. Bu yeni malzemenin ve yeni sürecin daha fazla mühendislik uygulama testi ve geliştirmelerinden sonra daha fazla uygulama beklentisine sahip olacağına inanıyorum.