Penguatan jembatan penyeberangan pelat berongga biasa

Ikhtisar Proyek

Ruas Luzhou dari Jalan Tol Chengzi Luchi merupakan jalan utama antara Sichuan dan Guizhou, dengan lalu lintas yang padat dan terus meningkat sejak dibuka. Untuk memudahkan lalu lintas penduduk desa di kedua sisi jalan tol, sejumlah jembatan penyeberangan beton bertulang pelat berongga dibangun di ruas jalan tol ini.

Sejak ruas Luzhou di Jalan Tol Luchi resmi dibuka untuk lalu lintas satu tahun kemudian, badan inspeksi melakukan inspeksi rutin pertama terhadap jembatan-jembatan di sepanjang jalur tersebut. Ditemukan bahwa komponen utama jembatan penyeberangan di K248+115 memiliki kerusakan besar, yang memengaruhi fungsi jembatan atau memengaruhi daya dukungnya.

Jembatan penyeberangan di K248+115 menghubungkan fondasi rumah gula dan Qinglongzui dengan panjang total 50 m. Tata letak horizontal dek jembatan adalah: 0,25 m (jaring anti-lempar) + 3,0 m (trotoar dek jembatan) + 0,25 m (jaring anti-lempar) = 3,5 m. Struktur atas berupa pelat berongga beton bertulang biasa berukuran 2x20 m dengan tumpuan sederhana dan kuat rencana beton C30, konstruksi pengangkatan prefabrikasi. Abutmen substruktur menggunakan abutmen gravitasi untuk memperluas fondasi. Penopang GJZ150x250x35 dipasang pada abutmen, dengan total empat buah. Pilar tipe kolom, fondasi yang diperbesar, dan penopang GJZ150x250x28 pada pilar jembatan, dengan total empat buah.

Penyakit dan penyebab suprastruktur

Cacat dan penyakit utama pada pelat berongga pada bangunan atas adalah sebagai berikut:

(1) Retakan vertikal di seluruh jembatan pada sisi balok berjumlah 240 buah, dengan panjang total 96m dan lebar maksimum 0,4mm.

(2) Terdapat total 150 retakan melintang di jembatan di bagian bawah balok, dengan panjang total 150m dan lebar maksimum 0,22mm.

Pelat berongga bersayap pada struktur atas menghasilkan banyak retakan vertikal dan melintang, dan beberapa retakan melebihi batas. Hal ini mungkin disebabkan oleh pertimbangan desain yang buruk, kontrol konstruksi yang tidak memadai, manajemen pemeliharaan yang buruk, dan beton yang menua. Struktur itu sendiri menyebabkan lubang, spalling, dan korosi pada batang baja dengan tingkat yang bervariasi. Cacat ini mengurangi kekuatan beton. Melalui pengeboran lapangan, ditemukan bahwa batang baja ditempatkan secara tidak tepat selama proses konstruksi dan miring ke arah sumbu netral.

Singkatnya, di bawah aksi beban, momen lentur positif lantai pelat berongga pada rentang L/4~3L/4 besar, yang menyebabkan retak struktural dan retak tegangan. Artinya, selama operasi, cadangan keamanan anti-retak searah tegangan tarik utama dasar balok tidak mencukupi, sehingga mengakibatkan banyaknya retakan.

Rencana perkuatan balok utama

Tujuan utama perkuatan adalah untuk memulihkan atau meningkatkan daya dukung dan kinerja layanan jembatan sesegera mungkin, sehingga memenuhi standar beban "beban padat 3,5kN/m2", dan pada saat yang sama membatasi lebar retak struktur di bawah penggunaan beban, yang pada dasarnya memastikan keamanan struktural, meningkatkan daya tahan komponen dan memperpanjang masa pakai jembatan.

Untuk penguatan jembatan, pilihan terakhir adalah menempelkan laminasi serat karbon prategang.

Karena banyaknya retakan melintang pada pelat dasar pelat berongga dan rentang distribusi yang luas, laminasi serat karbon prategang direkatkan. Penerapan prategang dapat meningkatkan berbagai indikator struktur selama penggunaan normal, mengurangi lebar retakan atau penutupan retakan paksa, dan meningkatkan kinerja mekanis balok pelat. Dan efek prategang setara dengan menerapkan beban balik pada balok pelat. Sebagian gaya internal di bawah beban konstan diimbangi, nilai tegangan tulangan utama di zona tarik dan amplitudo tegangan di bawah beban dinamis berkurang, dan kinerja kelelahan jangka panjang struktur ditingkatkan. Setelah diperkuat dengan skema ini, balok jembatan tidak hanya dapat memenuhi persyaratan standar beban desain, tetapi juga membatasi perkembangan retakan jembatan dan sangat meningkatkan daya tahan jembatan. Karena bahan serat karbon itu sendiri merupakan bahan tahan korosi, perawatan pada tahap penguatan selanjutnya lebih sedikit, yang menghemat biaya perawatan.

Biaya tulangan laminasi serat karbon prategang hampir sama dengan biaya tulangan pelat baja. Namun, karena diperkuat secara aktif, gaya prategang diterapkan pada balok utama dengan pelat serat karbon untuk meningkatkan deformabilitas struktur asli secara cepat dan signifikan, mengurangi dan menutup retakan, serta meningkatkan daya dukung struktur secara signifikan. Selain itu, metode ini memiliki kecepatan konstruksi tulangan yang tinggi, sehingga dapat menyelesaikan perkuatan balok utama dalam waktu singkat, sehingga mencapai tujuan pembukaan lalu lintas yang cepat.

Diperkuat dengan laminasi serat karbon prategang

Laminasi serat karbon yang digunakan untuk perkuatan memiliki lebar 50 mm dan tebal 2 mm. Setiap sabuk laminasi serat karbon prategang terdiri dari laminasi serat karbon dua lapis. Setiap laminasi berongga jembatan dilengkapi dengan dua sabuk laminasi serat karbon prategang dua lapis dengan total gaya tarik sebesar 400 kN, dan prategang efektif laminasi serat karbon prategang tersebut adalah 1000 MPa. Langkah-langkah perlindungan yang sesuai harus dilakukan selama proses peregangan.

Sebagai kesimpulan

Lamiante serat karbon prategang dua lapis secara signifikan meningkatkan beban retak, beban luluh, dan daya dukung ultimit struktur yang diperkuat. Lamiante ini sangat cocok untuk perkuatan lentur jembatan, yang secara langsung dan efektif dapat meningkatkan daya dukung struktural. Lamiante ini memiliki keunggulan luar biasa dalam menekan perkembangan retak dan meningkatkan daya dukung lentur komponen. Oleh karena itu, penggunaan perkuatan laminasi serat karbon akan semakin diminati oleh komunitas teknik jembatan dan balok.