تقوية الشعاع

مع مرور الوقت، سيتعرض الجسر قيد التشغيل للشيخوخة تدريجيًا، مما يؤدي إلى انخفاض قدرته على التحمل. ولتحسين قدرته على التحمل وإطالة عمره الافتراضي، من الضروري تعزيزه. وتُعد طريقة ألواح الفولاذ اللاصقة وسيلة تقنية مهمة لتعزيز الجسور، وتتميز بخصائص القوة العالية والكفاءة العالية وسهولة التشغيل والاقتصاد. ويمكن تطبيقها على مختلف هياكل الجسور والأجزاء الهيكلية. وقد طُبقت تدريجيًا في مشاريع تعزيز الجسور في السنوات الأخيرة.

يركز الباحثون المحليون والأجانب حاليًا على "الإجهاد لمرة واحدة" في أبحاث عوارض الخرسانة المسلحة المقواة بألواح الفولاذ الملتصقة، أي في مشروع التسليح الفعلي، في منطقة ضغط عناصر الانحناء المقواة بألواح الفولاذ الملتصقة. ويتم الحساب عمومًا بناءً على الإجهاد لمرة واحدة للعوارض مزدوجة العوارض، وتركز الدراسة التجريبية على تأثير موضع ونسبة عرض وسمك ألواح الفولاذ على قدرة تحمل العوارض المقواة. في المقابل، لا تُجرى أبحاث كثيرة حول تسليح عوارض الخرسانة المسلحة بلصق ألواح فولاذية تحت أحمال ثانوية، إذ يقتصر الأمر على تحليل الخصائص الميكانيكية وحساب قدرة تحمل المقطع الاعتيادية للعناصر الخرسانية المسلحة بألواح فولاذية.

ينص "قانون تصميم تسليح جسور الطرق السريعة" الحالي على أنه "يجب تفريغ العناصر المقواة قبل لصق ألواح الفولاذ". لذلك، يجب مراعاة إجهاد الخرسانة وإجهاد ألواح الفولاذ في صيغة حساب قدرة التحمل، والحد من زيادة قدرة التحمل التصميمية للعوارض المقواة. يتم التحقق من أقصى كمية وتشوه لألواح الفولاذ القابلة للربط تحت التفريغ، بدلاً من الاكتفاء بتطبيق صيغة حساب قدرة تحمل الهياكل الخرسانية المسلحة. ولأن التصميم لا يأخذ في الاعتبار الوضع الفعلي، فإنه لا يُهدر الفولاذ فحسب، بل يُسبب أيضًا تدهورًا في ليونة العناصر، وزيادة في هشاشتها، وزيادة في تشوهها، بالإضافة إلى ضعف أدائها الزلزالي بعد التدعيم، لذا يجب إيلاء هذا الأمر اهتمامًا كافيًا. لذلك، على أساس تلخيص الإنجازات الموجودة والجمع بينها وبين الأمثلة الهندسية، يستنتج هذا البحث صيغة حساب قدرة الانحناء الحقيقية للعوارض المقواة بألواح فولاذية ملتصقة.

١) مع مراعاة تأثير القوة الثانوية، تُستنبط الصيغة النظرية لقدرة التحمل القصوى للعوارض الخرسانية المسلحة المقواة بصفائح فولاذية بتطبيق نظرية ميكانيكا المرونة، وهي تختلف عن الصيغة التي لا تأخذ في الاعتبار تأثير القوة الثانوية.

٢) بعد تقوية العوارض الخرسانية المسلحة بصفائح فولاذية، يؤثر الإجهاد الثانوي على ارتفاع منطقة الضغط الحدية في حالة حدوث انهيار مناسب للتسليح، ويرتبط هذا التأثير بالإجهاد الأول للعنصر الأصلي. وفقًا لصيغة حساب أقصى كمية من صفائح الفولاذ الملتصقة المطلوبة في منطقة الشد، يمكن تجنب الانهيار الهش للعوارض المسلحة وتقليل هدر صفائح الفولاذ المقواة، مما يوفر مرجعًا لحساب وتحليل عناصر الانحناء الخرسانية المسلحة.

3) يجب أن تأخذ صيغة حساب قدرة التحمل للهياكل الخرسانية المسلحة المقواة بألواح فولاذية في قانون تصميم جسور الطرق السريعة الحالي في الاعتبار حجم الزيادة في قدرة التحمل، والحد الأقصى لكمية الألواح الفولاذية التي يجب ربطها، والعلاقة الفعلية بين الإجهاد والانفعال للهيكل في عملية التعزيز، وتأثير القوة الثانوية على تأثير التعزيز.