تقوية الجسور

خلفية هندسية

يُلبي تصميم جسر المنحدر "ب" المُخصص لتقاطع الطرق السريعة متطلبات المعيار الحالي. ومع ذلك، نظرًا لتجاوز الحمل الفعلي الحمل التصميمي الأصلي لأسباب أخرى، من الضروري تعزيز قدرة تحمل المقطع العمودي المنحني.

تشمل الخيارات البديلة التسليح المسبق الخارجي، وتسليح صفائح الفولاذ المُلصقة، وصفائح ألياف الكربون.

تُستخدم طريقة التسليح المسبق الخارجي في تسليح الجسور محليًا ودوليًا. وتتميز هذه الطريقة بمزايا موازنة جزء من الحمل، وتحسين صلابته، وسد الشقوق، وتقليل عرضها، وتحسين أدائها. ومع ذلك، نظرًا لحاجتها إلى أجهزة شد خاصة، مثل المراسي وكتل التوجيه، وحاجة أوتار التسليح المسبق الخارجية إلى معالجة مضادة للتآكل، فإن تقنية البناء معقدة نوعًا ما.

تُستخدم حاليًا طريقة التسليح بالفولاذ اللاصق على نطاق واسع في الصين. بفضل سعرها المنخفض وسهولة بنائها، لا تتطلب معدات شد خاصة مقارنةً بطريقة التسليح المسبق الإجهاد الخارجي، إلا أنها تصدأ بسهولة عند سطح الالتصاق بين المادة اللاصقة والصفائح الفولاذية، مما يُضعف قوة الالتصاق، ويؤثر على تأثير التقوية.

بدأت طريقة التسليح بألياف الكربون في الدول المتقدمة، مثل اليابان في ثمانينيات القرن الماضي. وبالمقارنة مع طريقة الفولاذ اللاصق، لا تُضعف هذه الطريقة قوة الالتصاق بين السطوح، ولا تتطلب معدات الشد المعقدة والتقنيات اللازمة لتقوية طريقة التسليح المسبق الإجهاد الخارجي. وقد استُخدمت طريقة التسليح بألياف الكربون على نطاق واسع في تقوية وإعادة بناء الهندسة المدنية، بفضل خصائصها الميكانيكية الممتازة، وتقنية بنائها البسيطة، ومقاومتها الجيدة للتآكل في ظروف مناخية قاسية، ومقاومتها الجيدة للتعب تحت الأحمال الديناميكية. وفي السنوات الأخيرة، أحرزت بلادنا تقدمًا كبيرًا في هذا المجال. ويُعدّ مركز أبحاث تكنولوجيا هندسة تشخيص وإعادة بناء المباني الصناعية الوطنية من أوائل الوحدات التي تُعنى بدراسة تقوية الخرسانة المسلحة بعد تقوية البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP). تم تحقيق العديد من الإنجازات البحثية، ونُفذت العديد من التطبيقات الهندسية. بعد دراسة جدوى فنية واقتصادية دقيقة، وموافقة المالك، تم اعتماد طريقة التسليح بألياف الكربون.

خصائص تسليح غلاف البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP)

تتحسن قدرة التحمل القصوى للعوارض المسلحة بشكل ملحوظ تحت مختلف عزمات الانحناء الأولية.

تحت الأحمال الدورية، لا تتدهور صلابة صفيحة الجسر المقواة بألياف الكربون تقريبًا، وتتمتع بخصائص مرونة خطية جيدة. يتميز هيكل CFRP المقوى بمقاومة جيدة للتعب.

يؤثر سطح الجسر المقوى بألياف الكربون بشكل طفيف على صلابة الفولاذ قبل الانحناء، ولكن صلابة التسليح بعد الانحناء تكون كبيرة جدًا، وينخفض تشوه صفيحة الجسر بشكل ملحوظ.

يتمتع سطح الجسر المقوى بألياف الكربون بتأثير مثبط كبير لتطور الشقوق. يصبح عرض الشقوق ومسافاتها وارتفاعها أصغر، وتصبح الشقوق أرق وأكثر كثافة وأقصر، ويتحسن أداء الشقوق المنحنية بشكل واضح، كما تتحسن مقاومة التآكل للوحة الجسر في البيئة السيئة.