¿Tecnología de refuerzo para la construcción de puentes de carretera?
Las juntas de dilatación de puentes se refieren a la deformación libre de la estructura del tramo del puente bajo la influencia de cambios de temperatura, cargas vivas, contracción y fluencia del hormigón, etc., que se colocan entre los dos extremos de la viga, los extremos de la viga. y la pared trasera del estribo del puente. No sólo garantiza la libre deformación de la viga transversal, sino que también permite que los vehículos pasen suavemente en las juntas, evitando fugas de agua de lluvia y obstrucciones de basura y barro. Además de tener suficiente resistencia, sus componentes también deben estar firmemente conectados al pavimento del tablero del puente.
Tomemos como ejemplo algunos puentes en una determinada carretera nacional. La mayoría de estos puentes se construyeron en la década de 1980 y han sufrido daños en diversos grados desde que se abrieron al tráfico. Los bordes de los extremos de las piezas de hormigón armado se caen cada vez más y el ancho de la junta aumenta año tras año, lo que afecta gravemente el efecto de uso y la vida útil del puente. Para ello, el autor ha realizado una investigación especial sobre este tema en los últimos dos años y ha adquirido experiencia preliminar.
1. Analizar la causa del daño y elegir un plan de tratamiento
1.1 Causas del daño en las juntas de dilatación
Aunque existen cuatro tipos de juntas de dilatación en estas puentes, solo hay dos tipos, es decir, juntas de dilatación sin dispositivos de expansión y juntas de dilatación con dispositivos de expansión. Hay tres razones por las que las juntas de expansión de placa de caucho están dañadas: (1) El diseño de la junta de expansión no es razonable. Ahora se han eliminado las juntas de expansión de hierro en forma de U y las juntas de expansión separadas por tablas de madera solo se pueden usar para puentes pequeños (2; ) Los tornillos que fijan la placa de goma se dañan fácilmente. Hay dos tipos de daños. Una es que los pernos están flojos porque los tornillos no están firmemente incrustados y la otra es que la placa de goma rebota cuando pasa la carga. Con el tiempo, las tuercas se aflojan y, en casos severos, los pernos se deslizan y pierden su efecto de fijación. en la placa de goma. (3) El hormigón en las áreas de anclaje a ambos lados de la junta de dilatación se daña debido a una resistencia insuficiente, provocando daños a toda la junta de dilatación.
1.2 Selección del plan de tratamiento
Las juntas de expansión de placa de caucho están hechas de caucho antienvejecimiento de alta calidad con incrustaciones de placas de acero de alta resistencia, combinando rigidez y flexibilidad. La placa de acero incrustada tiene una rigidez vertical considerable y puede soportar diversas cargas de vehículos. La alta elasticidad e incompresibilidad del caucho se utilizan para absorber la deformación del puente causada por corte, tensión y compresión, satisfaciendo plenamente la adaptabilidad de la conducción a la superficie de la carretera y reduciendo el daño por impacto de la conducción hacia el puente. Tiene buena durabilidad, puede evitar caer en las costuras, es fácil de construir y mantener y es impermeable.
1.3 Diseño de juntas de dilatación
El modelo de juntas de dilatación de placa de caucho viene determinado principalmente por la dilatación y contracción del puente provocada por los cambios de temperatura. La expansión y contracción de la placa de caucho depende del corte, tensión y compresión de las placas de caucho y acero. Para lograr esta deformación, la placa de caucho será sometida a dos fuerzas horizontales opuestas, que se ejercen sobre la placa de caucho a través de los pernos de anclaje. Según los datos, cuando la placa de caucho alcanza su límite de expansión y contracción, la fuerza de tracción (compresión) distribuida linealmente que genera es de aproximadamente 16 KN/m. Una fuerza horizontal tan grande puede dañar fácilmente los pernos de anclaje. Para reducir el grado de daño a los pernos, es necesario evitar una fuerza de tracción (compresión) excesiva sobre la placa de caucho. Por lo tanto, al seleccionar el modelo de placa de caucho, debe ser grande en lugar de pequeña, dejando suficiente espacio. . La expansión y contracción de las láminas de caucho se componen principalmente de dos partes: una es la expansión y contracción causada por los cambios de temperatura y la otra es la contracción causada por la solidificación y la fluencia del concreto. Al agregar juntas de expansión de caucho a un puente antiguo, estas últimas pueden ignorarse y solo se considera la expansión causada por los cambios de temperatura para determinar el modelo de la placa de caucho.
Teniendo en cuenta en el diseño, el hormigón en la zona de anclaje y zona de transición es fino y difícil de integrar con el hormigón viejo, y los pernos de anclaje no son fáciles de "arraigar" y dañarse con un martillo eléctrico. Se utiliza para perforar agujeros e inyectar resina epoxi para incrustar. Teniendo en cuenta que el hormigón del borde adyacente a la placa de caucho y la sección de transición se mastica fácilmente, se agregaron 10 canales de acero.
2. Construcción de juntas de dilatación
Hay dos problemas clave en la construcción de juntas de dilatación con placas de caucho en puentes antiguos: Primero, el espesor del hormigón pavimentado sobre el tablero del puente. No puede alcanzar el grosor de los pernos de anclaje. Los requisitos mínimos, especialmente la parte más delgada del pavimento de diseño del puente en arco, son 8 cm, y la profundidad de enterramiento debajo de las barras de acero es de solo 2,5 cm. Si la placa está instalada, será uniforme. más insuficiente si supera la elevación. Si el hormigón nuevo y el viejo no se pueden unir firmemente para formar un todo durante la construcción, no importa cuán fuerte sea el concreto nuevo, solo será una capa dura y será aplastado cuando lo levante un vehículo. En segundo lugar, el canal de acero incrustado y los pernos de anclaje "no tienen raíces ni tierra" y la gravedad del vehículo los suelta fácilmente, causando daños.
Para resolver estos dos problemas, se tomaron las siguientes dos medidas durante la construcción: en primer lugar, si el espesor del hormigón recién vertido debajo de la placa de caucho es inferior a 6 cm, se debe verter hormigón de resina epoxi; en segundo lugar, se deben verter las barras de acero; Debe anclarse y fijarse con barras de acero "N" 16, utilizar un martillo eléctrico para perforar agujeros para incrustaciones de ramas de árboles de epoxi. Para enterrar las barras de anclaje en la profundidad del hormigón viejo, si el puente de arco rígido está en el medio de la placa ligeramente curvada, es necesario medir la profundidad total de modo que las barras de anclaje queden enterradas entre 3 y 4 cm en el hormigón viejo. placa curva (el espesor de diseño de la placa ligeramente curvada es de 6 cm). Esta parte es la más difícil de perforar. Si no tienes cuidado, penetrarás la placa ligeramente curvada, por lo que primero deberás sellarlo con mortero epoxi debajo de la placa ligeramente curvada.
Es más realista utilizar un plan de construcción semicerrado y semicerrado para erigir juntas de dilatación del puente antiguo. Si se abre al tráfico un día antes, sus beneficios económicos y sociales serán muy grandes. considerable. Por lo tanto, agregar el agente de reparación rápida 16JK-24 al concreto y usar una película plástica para curar puede acortar el tiempo de fraguado del concreto. Los resultados de las pruebas en interiores muestran que el tiempo de curado para que el concreto alcance la resistencia de diseño (grado de diseño C40) a diferentes temperaturas es de 48 h a una temperatura promedio de 10 °C, 36 h a 20 °C y 24 h a 25 °C.
3. Tratamiento de las juntas de dilatación con orificios de conexión
Las juntas de dilatación con orificios de conexión son juntas de dilatación que conectan los orificios de la superestructura simplemente apoyada. El tablero del puente debe ser lo suficientemente flexible para acomodarse. los vehículos cargan y tienen suficiente rigidez para soportar las fuerzas longitudinales provocadas por los cambios de temperatura y el frenado.
El puente de piedra es un puente de losa hueca de 13m y 9 hoyos. Los bordes de los extremos de las losas huecas no se pueden conectar total o parcialmente a lo largo de la altura (con barras de acero de conexión en el interior) ni separarse mediante finas almohadillas de goma. De esta manera, solo se procesa la plataforma del puente y se adopta un diseño conectado de tres orificios. Cuando la diferencia de temperatura alcanza los 65°C, la cantidad de expansión y contracción es de aproximadamente 25,35 mm. La junta de expansión de placa de caucho tipo 45 puede satisfacer la expansión y contracción causada por la diferencia de temperatura. Debido a que no hay bisagra en el orificio de conexión bajo carga, el hormigón armado no puede completar la tarea de la bisagra, por lo que después de su uso, inevitablemente aparecerán grietas regulares en el orificio de conexión. Pero este tipo de grieta no se expandirá hasta convertirse en una enfermedad y destruirá el pavimento de algodón del puente en el orificio de conexión. Para evitar que la filtración de agua corroa las barras de acero, se puede verter y sellar pegamento para carreteras. Los agujeros de conexión son muy sencillos, basta con colocar unas cuantas barras de acero más en esta zona.
4. Conclusión
4.1 El hormigón en la zona de transición de la junta de dilatación se diseñó anteriormente para tener 30 cm de ancho, mientras que el ancho de la rueda en el suelo era de 20 cm. La fuerza de impacto del automóvil que pasa a través de la junta de dilatación actúa justo en el borde de la zona de transición, acelerando la destrucción del hormigón en la zona de transición. Ahora ampliaremos el hormigón en la zona de transición a no menos de 40 cm, lo que puede prolongar la vida útil del hormigón en la zona de transición.
4.2 Los pernos que anclan la placa de caucho son difíciles de fijar debido a restricciones geográficas, pero la mayor parte del daño a la placa de caucho es causado por los pernos de anclaje, por lo que las dos barras de acero incrustadas en los pernos también deben ser construido cuidadosamente. Cuando el espesor del hormigón de los pernos empotrados sea inferior a 6 cm, se deberá verter con hormigón de piedra fina de resina epoxi y compactar.
4.3 Es ideal enterrar el canal de acero N° 10 "N" en el costado. El espesor del concreto no debe ser menor a 12cm. Poner especial atención al vibrar, porque entra aire en la zona interna. El acero del canal no es fácil de descargar, lo que a menudo resulta en concreto suelto o demasiada lechada. Si el espesor del hormigón es inferior a 10 cm, se puede sustituir por acero en ángulo de 5 cm x 5 cm. Ya sea canal de acero o ángulo de acero, las barras de acero que los fijan son muy importantes. Usamos barras de acero L6 para enterrar el fondo en la placa a una profundidad de no menos de 15 cm, inyectamos resina epoxi para el entierro y soldamos 16 barras de acero en forma de "U" en los lados. La longitud de soldadura es de 20 cm y la longitud de anclaje no inferior a 25 cm. El efecto es bastante bueno.
4.4 Las juntas de dilatación de placa de caucho tienen buena elasticidad. Con el tiempo, las tuercas de anclaje suelen aflojarse y algunas incluso hacen que el tornillo se deslice. Si no se repara a tiempo, se dañará todo el panel de goma. Por lo tanto, el mantenimiento de las juntas de dilatación de placas de caucho es muy importante. La tecnología de refuerzo de la construcción de puentes de carreteras es muy importante. Para utilizar racionalmente la tecnología de refuerzo para lograr los resultados deseados, cada detalle de la construcción es muy crítico. Zhongda Consulting le explicará la tecnología de construcción y refuerzo de puentes de carretera.
1. Algunas enfermedades comunes de los puentes carreteros
Algunas de las principales enfermedades de los puentes carreteros son: primero, el anillo del arco principal, las nervaduras del arco, la conexión entre las ondas del arco y las nervaduras del arco. , vigas, etc. Aparecen varias grietas por todas partes. En segundo lugar, las barras de acero están oxidadas y corroídas.
Cuando las barras de acero se oxidan, expanden su volumen, comprimiendo el concreto alrededor de las barras de acero, provocando que el concreto se agriete y reduciendo la capacidad de carga del puente. Al mismo tiempo, la superficie del puente no es hermosa después de que el óxido sale. En tercer lugar, los pilares y sus estribos soportan la mayor parte del peso del puente y se ven afectados por diversas fuerzas, como la carga del viento, la flotabilidad del agua, etc. , lo que provocó diversos grados de daños a las pilas del puente y sus estribos. Cuarto, aparecerán grietas cuando la viga principal se deforme. La mayoría de las grietas en la viga principal ocurren en el borde inferior de la viga intermedia o en el borde superior del brazo de la viga. Este tipo de grieta se debe básicamente a que la operación de sobrecarga del puente hace que se abra el área de tensión del puente, que generalmente está dentro del rango normal, pero este tipo de grieta está en la parte superior, por lo que el agua de lluvia puede fluir fácilmente hacia la viga. A partir de estas grietas, las barras de acero de la viga se oxidan y la corrosión reduce la resistencia estructural del puente.
2. La importancia del refuerzo de puentes
Los puentes soportan cargas excesivas todos los días Después de muchos años de funcionamiento, inevitablemente se producirán algunos riesgos para la seguridad. Una vez reforzado el puente, estos riesgos de seguridad se pueden eliminar de manera efectiva y se puede mejorar la capacidad de paso del puente. Además, el mantenimiento y refuerzo de puentes puede promover el desarrollo sostenible de los puentes, mejorar la utilización efectiva de los recursos y coordinar el desarrollo de la economía, la sociedad y el medio ambiente.
La tecnología de refuerzo de puentes puede ahorrar muchos costos de renovación. El mantenimiento y el refuerzo de los puentes no afectarán la capacidad de carga del puente, extenderán la vida útil del puente y recibirán beneficios económicos y sociales. beneficios.
Debido a que el puente está construido en el entorno natural, inevitablemente se verá afectado por algún entorno natural. Bajo la influencia de estos entornos, cualquier puente se convertirá en un puente viejo y sufrirá algunas enfermedades inevitables. Según el nivel de construcción en ese momento, existían ciertas limitaciones técnicas en el despliegue y uso de materiales, lo que provocó algunos problemas técnicos como la inestabilidad de las estructuras del puente. Por eso, es muy importante mantener y fortalecer estos puentes.
Tres. Medidas técnicas para el refuerzo de puentes de carreteras
1. Nuevas tecnologías de refuerzo
En este sentido, las nuevas tecnologías de refuerzo incluyen principalmente refuerzo pretensado externo y tecnología de refuerzo pretensado de fibra compuesta de alta resistencia.
Tecnología de refuerzo pretensado externo: esta tecnología de refuerzo consiste en instalar materiales pretensados en el borde inferior del puente. Al tirar de los materiales pretensados, se genera un pretensado excéntrico en el puente, reduciendo así el peso propio del puente. algunas fuerzas externas. La deformación resultante y el ancho de la grieta mejoran la capacidad de carga estructural del puente. Esta tecnología de refuerzo se utiliza ampliamente en hormigón pretensado de luces largas. Las características de esta tecnología de refuerzo son: en primer lugar, las barras de acero pueden diseñarse para que sean irremplazables o no reemplazables. Las barras de acero reemplazables facilitan el mantenimiento. En segundo lugar, esta tecnología de refuerzo es fácil de operar y ahorra la cantidad de trabajo de ingeniería que requiere la tecnología de refuerzo ordinaria, lo cual es de gran importancia. En tercer lugar, la tasa de utilización de barras de acero pretensadas externas es relativamente alta y el diseño del sistema es relativamente flexible. No solo puede fortalecer las uniones del puente, sino también el marco del arco del puente, lo que no solo fortalece la integridad del puente. el puente sino que también optimiza la resistencia al corte de los componentes. Por tanto, esta nueva tecnología de refuerzo tiene buenas perspectivas de aplicación. Sin embargo, al utilizar esta nueva tecnología para fortalecer puentes, primero debemos hacer cálculos razonables y tomar algunas medidas correspondientes durante el proceso de construcción para minimizar la pérdida de pretensado.
Tecnología de refuerzo pretensado de fibra compuesta de alta resistencia: los materiales de fibra compuesta de alta resistencia son principalmente materiales de fibra de carbono, y esta tecnología de refuerzo es relativamente madura. El principio es utilizar adhesivo de alto rendimiento para pegar fibra de carbono en la superficie de la estructura del puente. Los dos trabajan juntos para fortalecer el puente y mejorar su capacidad de carga. Las propiedades de los adhesivos y las fibras de carbono son clave para fortalecer los puentes. Por lo tanto, para lograr el efecto de fortalecer el puente, es necesario aplicar pretensado al material de fibra de carbono. Las características de esta tecnología de refuerzo son: Primero, los materiales de fibra compuesta de alto rendimiento tienen las características de alta resistencia y alta elasticidad, lo que puede mejorar efectivamente la capacidad de carga de las estructuras de concreto. En segundo lugar, cuando cambia la temperatura, los materiales de fibra de carbono de alto rendimiento pueden trabajar juntos con el concreto, y debido a que el espesor de los materiales de fibra compuestos de alto rendimiento es muy delgado, el peso y el volumen de los componentes del puente no aumentarán después de la reparación, y la estructura original del puente no se dañará, por lo que tiene buena resistencia a la corrosión, durabilidad y resistencia a la fatiga. Sin embargo, debido al material, el material se ablandará cuando la temperatura sea superior a 60 grados Celsius. Teniendo en cuenta que el puente existente está expuesto al aire, a la luz solar directa y supera fácilmente los 60 grados centígrados, no es conveniente utilizar cola de resina como adhesivo.
2. Tecnología de refuerzo tradicional
(1) Tecnología de refuerzo del pavimento del tablero de puente: 1. Refuerzo del tablero de puente. El principio de este método es colocar una capa de hormigón sobre la base del tablero del puente original. Este método no solo puede reparar eficazmente las grietas en la plataforma del puente, sino también aumentar la altura efectiva de la plataforma del puente, mejorar la resistencia al momento de flexión de la plataforma del puente bajo la acción de la gravedad, mejorando así la capacidad de carga del puente. En segundo lugar, se demolió el tablero del puente original y se volvió a colocar el tablero de hormigón. Este método es adecuado para puentes con daños graves en la plataforma y mala calidad del vertido del hormigón o de la construcción. En tercer lugar, se realiza una cierta cantidad de excavación en el tablero del puente para exponer parte del agregado reforzado, luego se humedece el tablero del puente y se coloca una capa de hormigón de cemento sobre esta base.
(2) Tecnología de refuerzo de mayor sección transversal: esta tecnología es una tecnología para fortalecer el puente aumentando el área de la sección transversal del puente. Para aumentar el área de la sección transversal de un puente, generalmente se utilizan dos métodos: engrosar el tablero del puente y aumentar la altura y el ancho de las nervaduras de la viga principal. Esta tecnología de refuerzo tiene las características de gran adaptabilidad y construcción simple, y el diseño de esta tecnología de refuerzo es relativamente maduro y tiene más experiencia en construcción. Los puentes reforzados con este método pueden lograr mejores resultados. Sin embargo, el tiempo de construcción de este método es relativamente largo.
(3) Tecnología de refuerzo de la subestructura de puentes: en algunos estribos altos, afectados por las cargas de los vehículos, por un lado, y el entorno natural, por el otro, suelen producirse grietas, dislocaciones y otras enfermedades. Para algunos puentes de arco de piedra con luces pequeñas y pequeños flujos de agua, se pueden usar marcos de hormigón armado como refuerzo.
(4) Tecnología de lechada de grietas: cuando se producen grandes grietas en puentes de carreteras, causarán graves daños a la capacidad de carga y a la estructura del puente. Estas grietas deben observarse y registrarse, y se deben analizar las causas de las grietas para que se puedan formular algunos métodos en consecuencia. Para el tratamiento de grietas se utiliza generalmente cola de rejuntado.
(5) Otros métodos de refuerzo: como colocación de una capa de hormigón asfáltico, método de reparación de hormigón con fibra de acero, método de pavimentación con hormigón polímero, etc.
Cuarto, resumen
El refuerzo de los puentes de las carreteras para garantizar el funcionamiento seguro del tráfico por carretera ha atraído la atención de los departamentos pertinentes. Como tema permanente, los técnicos deben adquirir plenos conocimientos, mejorar aún más la tecnología de refuerzo de los puentes de carreteras y formular un plan de gestión razonable para cada puente. La ampliación traerá mayores beneficios sociales y económicos al puente. Poner la construcción de carreteras y puentes de mi país en el camino del desarrollo sostenible.
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