تقوية الجسور والأنفاق

١. استخدام مادة FRP في هندسة الجسور

١.١ تقوية هياكل الجسور وإعادة تأهيلها

في بعض مشاريع تجديد هياكل الجسور، لا يقتصر استخدام مادة FRP على سهولة البناء فحسب، بل يُحسّن أيضًا من قدرة تحمل الجسر بشكل واضح، كما يتميز بمقاومته العالية للتآكل. عادةً ما تُستخدم مادة FRP أو صفائح FRP لتدعيم الجسور، والتي يمكن أن تكون قابلة للانحناء لتحسين متانتها. في عملية صيانة وتقوية الجسور الفولاذية، يجب مراعاة التفاعل الكهربائي للفولاذ والكربون في الهيكل، لذا يجب اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة. عند اختيار مادة FRP، يجب مراعاة توافق معامل مرونتها مع متطلبات التصميم.

١.٢ بدلًا من التسليح العادي

في بعض البيئات المسببة للتآكل، يمكن استخدام FRP كبديل لقضبان التسليح العادية لتحسين مقاومة الهيكل للتآكل. على سبيل المثال، يمكن استخدام عوارض الخرسانة المسلحة أو أسطح الجسور كتسليح رئيسي. في التطبيق العملي، يُعد الترابط بين FRP والخرسانة هو النقطة الأساسية في هيكل FRP الخرساني. لتحسين قوة الالتصاق بين البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) والخرسانة، عادةً ما يتطلب الأمر معالجة خاصة للتشوه أو التخشين على سطح البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) أثناء عملية البثق. تشمل طرق المعالجة التجويف، والترابط بالرمل، أو لف الخيوط لتشكيل الخيوط. وبشكل أكثر تحديدًا، تشمل العوامل الرئيسية التي تؤثر على أداء الالتصاق بين البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) والخرسانة شكل تشوه سطح البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP)، وسمك الطبقة الواقية الخرسانية، ومتانة الخرسانة، وقطر وطول عناصر البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) المدفونة.

1.3 الأوتار مسبقة الإجهاد للهياكل الخرسانية مسبقة الإجهاد

لا يقتصر تأثير الإجهاد المسبق على البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) على تحسين خصائصه المادية فحسب، بل يُحسّن أيضًا مقاومة التشققات وصلابة عوارض الخرسانة المصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) بشكل فعال. عمليًا، يوجد نوعان من العوارض والقضبان مسبقة الإجهاد في المختبر وفي الجسم الحي. إذا كان من الصعب ترتيب عدد كبير جدًا من القضبان مسبقة الإجهاد في مقطع من الهيكل الخرساني في المختبر، أو إذا كانت قضبان البلاستيك المقوى بألياف الزجاج (FRP) ضرورية للتدعيم، فيمكن استخدام تقنية الإجهاد المسبق الخارجي. ولكن عمليًا، لا يزال استخدام الأوتار مسبقة الإجهاد هو التطبيق الرئيسي. ١.٤. عنصر القوة المطبق على الجسور المدعمة بالكابلات

عادةً ما توضع الكابلات الرئيسية، والكابلات الثابتة، وحاملات بعض الجسور المدعمة بالكابلات خارج العارضة. يتعرض هذا النوع من الهياكل لإجهاد شديد لفترات طويلة، مما يؤدي إلى حدوث تآكل إجهادي. يمكن تحسين متانة الكابل في وقت قصير باستخدام الطرق التقليدية، ولكن هذه المشكلة لا تُعالج. يمكن حل هذه المشكلة جذريًا بفضل متانته العالية ومقاومته للتعب. بالإضافة إلى ذلك، وبفضل قوته العالية، يمكن استخدامه في الكابل الرئيسي أو كابل الجسر المدعوم بالكابلات، مما يُحسّن كفاءة تحمل الجسر وسعة امتداده بشكل فعال.

FRP في هندسة الأنفاق

٢. استخدام FRP في هندسة الأنفاق

في هندسة الأنفاق، يتم تطبيق FRP بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

أولًا، تتميز شبكات FRP بمتانتها العالية، وخفة وزنها، وقوتها العالية، وسهولة تركيبها، وفعاليتها العالية. تُستخدم شبكات FRP على نطاق واسع في هندسة تسليح الأنفاق والهياكل الجديدة. ويمكنها أن تلعب دورًا أفضل في التحكم في تشوه الصخور المحيطة عند دمجها مع المرساة.

ثانيًا، تُستخدم FRP كقضيب ضغط لهيكل النفق. في هندسة الأنفاق، وبغض النظر عن طريقة التصميم المُتبعة، سيقع الهيكل الرئيسي للنفق حتمًا في الصخور المحيطة ذات الظروف البيئية السيئة للغاية، كما أن مشاكل التآكل بارزة جدًا. في ضوء ذلك، فإن استخدام FRP كتسليح هيكلي رئيسي، نظرًا لمقاومته الجيدة للتآكل، يمكن أن يحل المشكلة بشكل أفضل. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض المشاكل، نظرًا لانخفاض معامل مرونة FRP، مما قد يؤدي إلى تشوه أو تشقق عناصر الخرسانة FRP. كما أنه من المستحيل صنع خطاف أو قوالب FRP في موقع البناء، مما يجعل عملية البناء غير مريحة نسبيًا.

أخيرًا، فيما يتعلق بتطبيق أداء استشعار FRP، لا يتميز FRP بخصائص ميكانيكية جيدة فحسب، بل يتميز أيضًا بأداء استشعار وظيفي مماثل، ما يجعله مناسبًا للاستخدام ليس فقط في التعزيزات الهيكلية، بل أيضًا كمستشعر. على سبيل المثال، أثناء عملية تشوه القوة، تتغير مقاومة قضيب CFRP، مما يعكس خصائصه الحسية. إذا استُخدمت هذه الخاصية لمادة FRP بشكل كامل في كشف ومراقبة وظائف هيكل النفق، فسيمكننا ليس فقط عكس الإجهاد الفعلي للهيكل بدقة، بل أيضًا تجنب صعوبات التحكم الاصطناعي لاحقًا.