התפקיד הקריטי של Prestressing Steel ב- Accelerated Bridge Deck

סוכנויות תשתיות ברחבי צפון אמריקה מתמודדות עם אתגר גובר: אלפי גשרים מתקרבים לסוף חיי העיצוב שלהם, בעוד ספירת התנועה ממשיכה לעלות וסובלנות ציבורית לעיכובי בנייה מתכווץ.בניה מגובשת התפתחה כגישה המועדפת לטפל בדרישות אלה, ובלב המתודולוגיה הזו שוכנת לפני פלדה.חומר גבוה זה מאפשר למהנדסים לבנות סיפון גשר חזק יותר, עמיד יותר, ולהתקין בתוך פרק זמן של שיטות מסורתיות.

פלדה מתחננת אינה רק מרכיב בבניית הגשר; היא טכנולוגיה טרנספורמטיבית שמשנה את האופן שבו בטון מתנהג תחת עומס. על ידי הצגת כוח דחוס מבוקר לתוך הסיפון הבטון לפני כל עומסי שירות מוחלים, מהנדסים יכולים למנוע את הלחץ הרביר כי מתפתח באופן בלתי נמנע כאשר כלי רכב חוצים את הגשר.התוצאה היא מבנה כי סדק פחות, נמשך זמן רב יותר, וביצועים טובים יותר תחת תנאי תנועה כבדים.

הבנה של פלדה: קומפוזיציה ונכסים

פלדה מפרצת מתייחס נוטה פלדה גבוהה, סטרנדים, או ברים המשמשים כדי להקנות מתח דחוס קבוע לתוך אלמנטים קונקרטיים.בניגוד לגדילה קונבנציונלית (rebar) אשר בדרך כלל יש כוח תשואה סביב 60,000 psi, prestressing פלדה מיוצר עם תשואות החל מ -150 אלף עד 270,000 psi.

הצורה הנפוצה ביותר של פלדה prestressing בדלפק גשר יישומים היא שבעת-wire סטרנד, המורכב משישה חוטים חיצוניים פצע הליליי סביב חוט מרכז יחיד. strands אלה זמינים בדרך כלל בקוטרים מ-FLT:00.375 אינץ ' ל-0.6 אינץ 'FLT:1, עם 0.5 אינץ ' ו-0.6 אינץ ' קוטרים נפוצים ביותר בבנייה צפון אמריקה.

פלדה דלת-רכזה חשובה במיוחד ביישומים של גשר.הרגעה מתייחסת לירידה בלחץ המתרחש לאורך זמן בגורם פלדה שנערך במתח קבוע.פלקולה דלת-הפחתת משקל: 02.5 אחוזים מהלחץ הראשוני שלה (FLT:1) מעל תקופה של 1,000 שעות במבחן ב 70 מעלות צלזיוס, בהשוואה לפלדה של זרימה נורמלית שעלולה לאבד 7.5% עד 10 אחוזים של כוח המשיכה להבטיח את השירות של הגשר יעיל.

איכות ייצור וסטנדרטים חומריים

ייצור פלדה prestressing דורש בקרת איכות קפדנית. פלדה גולמי הוא בדרך כלל סגסוגת פלדה פחמן פחמן פחמן המכיל בין 0.75 ל 0.855% פחמן, יחד עם מניגאן, סיליקון, ואלמנטים עקבות.הפלדה עוברת תהליך משיכת קר מקפיא פטנט כי מתאים את מבנה הדגנים, הגדלת כוח עשרות, תוך שמירה על די ניכוי עבור טיפול ופעולות מתח.

לאחר ציור קר, הסטראנדים עוברים טיפול מתח או נמוך רפלקציה בטיפול מתמשך של פרוזה מתמשכת.טיפול תרמי זה מייצב את המבנה הקריסטלי של הפלדה, צמצום אובדן הלחץ תלוי הזמן כי אחרת יקרה אחרת.המוצר המוגמר חייב לעבור בדיקות כוח רבייה, בדיקות ארוכות טווח, ובדיקות הרפיה לפני שניתן יהיה מוסמך לשימוש בבנייה.

מכניקה של מתח: איך זה עובד

כדי להבין את התפקיד של חדירה של פלדה מואצת בהחלפת הסיפון הגשר, יש קודם כל לתפוס את מכניקת היסוד. Concrete חזק במיוחד בדחיסה אבל חלש במתח.כאשר גשר משתרע בין תמיכה, משקל הסיפון ואת עומס התנועה לגרום את מתחת לסיפון לחוות לחץ רביר.

עידוד עבודות על ידי הצבת הסיפון הבטון תחת מצב קבוע של דחיסה לפני כל עומסי שירות מוחל. כאשר מתחים של עומסי תנועה מאוחר יותר מתפתח, הם חייבים קודם להתגבר על הדחקה הזאת לפני שה בטון יכול לחוות מתח נטו. על ידי תכנון רמת של טרום-דיכוי כדי לעלות על הלחץ הצפוי של עשרות אלפיים, מהנדסים יכולים להבטיח כי הדחיסה הבטונית תחת כל תנאי השירות, ביעילות חיסול של עשרות.

ישנן שתי שיטות עיקריות להצגת מתח: לפני התעלות ופוסט-הלחץ.בהמשך, צלעות הפלדה מתוחות נגד קצבאות קבועות לפני שה קונקרטי הגיע מספיק כוח, הסטראנדים משוחררים, העברת הכוח המחודד למגע קונקרטי בין הפלדה לבין השיטה הבטונית הסובבת.

לאחר התעלות, דוקטרים או היתות הם נזרקים לתוך האלמנט הבטון, ואת צלעות פלדה מתחים לאחר הבטון הקשה. ה סטרנדנטים מעוגנים נגד הבטון באמצעות Wedges ולוחיות נושא, ואת הדוכסים הם מאוחר יותר מחוטים להגן על הפלדה מפני קורוזיה.

הדחף להקמת גשר

תשתיות הגשר של אמריקה ניצבות בפני משבר ממוסגר היטב, על פי איגוד הכבישים והבנייניים של ארצות הברית, מעל ל-FLT:042,000 גשרים מדורגים כ-מבנה חסר מבנים של ההרחבה 1, וכמעט 180,000 הם מעל 50 שנה שיטות מסורתיות של החלפת הגשר יכולות לקחת חודשים או אפילו שנים כדי להשלים, גרימת הפרעה משמעותית לנוסעים, שירותי חירום, כלכלות מקומיות.

בניית הגשר המוסכמת מתייחסת לאתגרים אלה על ידי שינוי ככל האפשר מחוץ לאתר, שבו ניתן לבצע זאת במקביל לפעילויות הכנת האתר.Prestressing Steel היא הטכנולוגיה המאפשרת גישה זו אפשרית עבור לוחות גשר. לוחות הסיפון precast prestressed ניתן לפוצץ במפעל בעוד הגשר הקיים עדיין בשירות, המאפשר את החלפתם במהלך סופות סוף השבוע או משמרות לילה במקום ממושכות.

ה-FLT:0) ניהול כביש מהיר פרופ'FLT:1 קידמה באופן פעיל בניית גשר מואצת באמצעות תוכנית ספירות יום שלה, הדגשת התפקיד של אלמנטים ומערכות prefabricated הגשרים מסתמכים מאוד על פלדה מכוונת כדי לספק את היכולת המבנית הדרושה בחלקים דקים וקלים וקלים שניתן להעביר ולהתקין במהירות.

יתרונות של Prestressing Steel בפרויקטים חלופיים של Deck

זמן בנייה מופחת

היתרון הגלוי ביותר של שימוש פלדה prestressing בהחלפת גשר מואצת הוא ההפחתה הדרמטית בזמן הבנייה. לוחות הסיפון precast prestressed ניתן לפוצץ במפעל תוך הריסת הסיפון הקיים ממשיך באתר.הפאנלים מועברים מוכנים להתקנה, ביטול השבועות הדרושים עבור הקמת טפסים, מיקום ריבאונד, ליהט, ולרפא את הביקוש המסורתי של סיפון ה-Stil-in-places.

גשרים באמצעות לוחות סיפון מחוסנים היטב ניתן להחליף לעתים קרובות במהלך סגירת סוף שבוע אחד.הפאנלים נקבעים במקום באמצעות מנוף, המחוברים לגזרים התומכים דרך מחברים של שר, והמפרקים בין לוחות מלאים ברוטב מהיר.

שיפור יכולת החיים בשירות מורחב

גשרים נחשפים לתנאי סביבה קשים, כולל מלחים, מחזורי קפואים, וטעינה חוזרת של משאיות כבדות.גורמים אלה משלבים כדי לגרום להידרדרות בסיפון בטון חזק, עם קורוזיה של פלדה המחודשת להיות מנגנון הכישלון העיקרי.Prestressing פלדה מתייחס לפגיעות זו בשתי דרכים חשובות.

ראשית, מכיוון שה קונקרטי נשאר בדחיסה תחת עומסי שירות, הסדקים כמעט נמחקים.ללא סדקים, אין שום מסלול למושגים של כלורידים ממלחים כדי להגיע לגיבורת הפלדה.II, השימוש בטון בעל ביצועים גבוהים עם יחסי בעלות מים נמוכים באלמנטים precasted prestressed מראש מקטין את יכולת ההנצחה.

שיפור יכולת הטעינה עם צמצום סעיף

פלדה מוקדמת מאפשרת גשר סיפון להיות דק יותר וקל יותר מאשר מקבילה דחוס סיפון בטון תוך ביצוע עומסים כבדים יותר. A טיפוסית בצורת סיפון בטון חזק יכול להיות FLT:08 עד 9 אינץ ' עבהFLT 1 עבור גשר כביש רגיל. a prestressed מראש הסיפון הסיפון יכול להשיג את אותה יכולת לטעון גדול יותר עובי של LT:26 עד 7.

ירידה במשקל זו יש יתרונות קלסר סיפון להציב דרישות נמוכות יותר על הגמדים התומכים ומבנה תת-קרקעי, פוטנציאל לאפשר גשרים מבוגרים לשאת עומסים משפטיים מודרניים ללא חיזוק המבנה כולו.בבניה חדשה, ירידה במשקל מת מת מת מתרגם לכיסויים ארוכים יותר או פחות גורדינים, הורדת עלויות הכוללות.

עלויות יעילות על מחזור החיים המלא

בעוד לוחות הסיפון precasted מראש בדרך כלל לשאת עלות ראשונית גבוהה יותר בהשוואה לבניית צוק-במקום, העלות הכוללת של מחזור החיים היא נמוכה משמעותית.זמן הבנייה מופחת מצמצם עלויות ניהול תנועה, דמי שכירות נתיב, ואת ההשפעה הכלכלית על עסקים מקומיים. חיי השירות המורחבת מקטין את תדירות של משיכת הון, ואת דרישות תחזוקה נמוכות להפחית עלויות שימור שנתי.

ניתוח עלות מחזור חיים שנערך על ידי מספר מחלקות תחבורה המדינה הראו כי מערכות סיפון precast מראש יכול להשיג (FLT:020 עד 30 אחוזים של עלות כוללת נמוכה יותר 1:1 במהלך תקופת ניתוח של 75 שנים בהשוואה לבנייה קונבנציונלית. חיסכון אלה לא לקחת בחשבון את היתרונות החברתיים המשמעותיים של עיכובים מופחתים של משתמשים, אשר יכול לעלות על עלויות הבנייה ישירות על ידי גורם של 5 או יותר.

שיטות יישום ב Accelerated Bridge Project

לוחות סיפון קצרים / Full-Depth Precast Prestressed Deck Panels

היישום הנפוץ ביותר של פלדה prestressing בהחלפת גשר מואץ הוא מערכת פאנל סיפון עמוק מאוד precasted מראש. לוחות אלה משתרע רוחב מלא של הגשר בין הגמדים fascia והם בדרך כלל FLT:08 עד 12 מטרים ארוךFOVAFLT:1 בכיוון של תנועה. כל פאנל מכיל מספר רב של strands כי לספק את העומס העיקרי עבור חיזוק הסיפון.

במהלך ייצור, הצלעות מתוחות במפעל precast, הבטון הוא צוק סביבם, וכוח המחמיר מועבר בטון ברגע שהוא מגיע לכוח הנדרש. הלוחים הם לאחר מכן לרפא, מפשטים מן הטפסים, ומאוחסנים עד המשלוח. השימוש בטון מסולם עצמי במפעלים מודרניים רבים מבטיח להשלים את הטפסים ואת הקשר מצוין בין הבטון לבין הטרחה.

מערכות סיפון חתומות

בכמה פרויקטים מואצים של הגשר, במיוחד אלה מעורבים היערכות מעוקלת או סיפון משתנה, לאחר העלייה מציעה גמישות רבה יותר. לוחות precast הם התאספו עם דוקדי זמן תואמים עם ציר הגשר.לאחר לוחות נקבעים במקום והמפרקים מלאים, strands פלדה הם חוטפים דרך הדוכסים ומתחים לדחוסים יחד לתוך מבנה מונוליטי.

[הדגשה] מספקת יתרון נוסף לבנייה מואצת: היא מאפשרת שימוש בלוחות דקים או בספא משותף רחב יותר, צמצום נוסף של מספר החלקים שיש לטפל בהם במהלך ההתקנה.הטרונים שלאחר העלייה במשקל מוגנים בדרך כלל על ידי ציפויים מטבוליים או ציפויים מבוססי שעווה, עם FLT:0 Americanmental Bridge Institute of Segmental Bridge Institute of RLT:1 לספק מפרטים מפורטים עבור הליכים איכותיים ובקרת.

המונחים: post-Tensioning

מערכות מתקדמות של גשר משלבות הן pretensioning והן לאחר הפחתה של ביצועים והקמה. לוחות הסיפון הבודד הם pretensioned במפעל כדי לספק כוח ונוקשות לטיפול, תחבורה, זקפה. ברגע שהפאנלים מותקנים על-site, ארוך טווח לאחר העלייה לאחר הלידה מוחל על פני הפאנלים כדי להבטיח המשכיות מבנית וחותמת מים משותפים נגד חדירה.

גישה כפולה זו ממנת את היתרונות של כל שיטה. Pretensioning מספק חיזוק יעיל, עלות-תועלת עבור הלוחות בודדים, בעוד שלאחר-החתימה מספקת את ההמשכיות והדחיסה המשותפת הנדרשת לביצועים ארוכי טווח.השילוב שימש בהצלחה בפרויקטים מרכזיים כולל FLT:0replacement של גשר וודרו וילסון ברידג'פריץ:1 בוושינגטון, אזור רבים וגשר בין-מדינתיים ברחבי המדינה.

בחירה חומרית והגנה על קורוזיה

הביצועים ארוכי הטווח של פלדה מפרצת בסיפון הגשר תלויים ביקורתיות על הגנת קורוזיה. כי הפלדה נמצאת תחת לחץ רב-קרקעי גבוה, אפילו בורות קורוזיות קטנות יכולות לשמש כמגדלי מתח שמפתחים שברים.

(ב) באלמנטים precast prestressed, ההגנה העיקרית מגיעה מן הבטון האיכותי עצמו.יחס הפחתת מים (בדרך כלל FLT:00.35 ל 0.403FLT:1) והשימוש בחומרים מטבוליים משלימים כגון זבוב אפר, slag, או silica fume ליצור ממטריקס צפוף, בלתי ניתן לסתור כלור, בדרך כלל, מכסה קונקרטי יותר או חסום.

(ב) לנטינים שלאחר העלייה, הגנה על קורוזיה מסופקת באמצעות שכבות מרובות.הפלדה מכוסה בשמן חלוד-קדם-מרוץ במהלך הייצור והמשלוח.הדוכסות, בין אם מפלסטיק או מפלדה מפולגת, לספק מחסום פיזי (Dolross) לאחר מתחים, הרי שהדונות מלאים בפלט מלוטש המספק סביבה אלקלרית מאוד או מחוספסת:2, כגון הגנה על פני השטח של מחסנית:

בקרת איכות ופרקטיקה שדה

השימוש המוצלח של פלדה מלחיצה בהחלפת גשר מואצת דורש פיקוח איכות קפדני בכל שלב.בצמח precast, את strands פלדה יש לבדוק עבור נזק, את הציוד המתח חייב להיות מכוונן באופן קבוע, ואת הבטון חייב להיות נבדק עבור כוח וכושר ההנעה.

באתר העבודה, טיפול זהיר חיוני כדי למנוע פגיעה בלוחות או במצע המחוונים. יש להרים את הלוחות בנקודות בחירה המיועדות כדי להימנע מפחתת מתחים בלתי אפשריים. במהלך ההתקנה, ההיערכות, הציון, ותנאי הנושא של כל פאנל צריך להיות מאומת לפני לוחות הסמוכים ממוקמים.ההההתמר של דוקטרקטים לאחר חת לאחר חתונות הוא פעולה קריטית הדורשת אנשי צוות ובקרת איכות רציפה.

תכנית המחקר הלאומית של כביש קופרטיבי (FLT:0) פרסמה הדרכה נרחבת על העיצוב, ההמצאה והתקנה של לוחות בטון ממוקדים, המספקים מחלקות ממשלתיות של תחבורה עם הליכים סטנדרטיים המבטיחים איכות עקבית על פני פרויקטים.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

גשר בין-מדינתי (Interstate Bridge) בצפון-מזרח

דוגמה בולטת של פלדה מפרצת המאפשרת החלפת גשר מואצת התרחשה על כביש בין-מדינתי מבולבל בצפון-מזרח ארה"ב.הגשר הקיים נשא למעלה מ-100,000 כלי רכב ליום ודרש החלפת סיפון מלאה בשל קורוזיה נרחבת הנגרמת על ידי עשרות שנים של חשיפה מלחית.החלפת קיאק-אין רגילה הייתה דורשת מספר חודשים של מסלולים ו detours.

באמצעות לוחות סיפון ממוקדים בעלי יכולת גבוהה, צוות הפרויקט השלים את החלפת הסיפון במהלך סדרה של סגירת סוף שבוע רק שישה שבועות.כל סוף שבוע, צוותים הרסו רוחב אחד של הסיפון הקיים, התקנת לוחות טרום-טק, הדגישו את הטיטים שלאחר העלייה במשקל, והיה נתיב פתוח לתנועה בשעות הבוקר.

שיקום עירוני בחוף המערבי

בעיר החוף המערבי הגדולה הציגה אתגרים ייחודיים כולל מגבלות גיאומטריות הדוקות, מרחב עבודה מוגבל, ואת הצורך לשמור על התנועה על המבנה מתחת לבניין.צוות הפרויקט בחר מערכת של לוחות סיפון precasted מראש עם תערובת בטון קל משקל כדי למזער את הדרישות על המבנה הנוכחי תמיכה.

השימוש בפלדה מלחיצה אפשר לפאנלים להיות מעוצבים עם עובי של רק 5.5 אינץ ' בעת מתן יכולת העומס הנדרשת עבור תעבורת משאית כבדה. לוחות קלים ניתן לטפל עם ערניים קטנים יותר, צמצום ההשפעה על הסביבה העירונית שמסביב.הפרויקט הושלם בפחות ממחצית הזמן כי גישה קונבנציונלית הייתה נדרשת, ואת הסיפון הסופי ביצע מצוין עם תחזוקה מינימלית.

חידושים עתידיים ב Prestressing Steel for Bridge Decks

התפקיד של פלדה מתחזים בהחלפת הסיפון גשר מואצת ממשיך להתפתח כחומרים חדשים וטכנולוגיות להופיע. strength פלדה סטרנדים עם עוצמות Tenile מעל 300,000 psi מפותחים, המאפשר אפילו מקטעי דק וקל יותר הסיפון. סגסוגת עמיד קורוזיון ומערכות ציפוי מתקדמות מבטיח להרחיב את השירות של סיפון prestressed אפילו יותר.

פולימרים עמידים בסיבים, בעוד לא תחרותי עם פלדה על בסיס עלות עבור רוב היישומים, מציעים את הפוטנציאל עבור סיפון כי הם חסינים קורוזיה.חומרים אלה משמשים בפרויקטים הפגנה ובסביבות שבהן קורוזיה היא אגרסיבית במיוחד, כגון גשרים החוף נתון תרסיס מלח.

טכנולוגיות ייצור דיגיטליות הופכות גם את הייצור של אלמנטים קונקרטיים מוכוונים. Building Information Modeling (BIM)Building)Building) ראשי תיבות של BIM)Building (BIM)Building) ראשי תיבות של 1) ,R)Building: מערכות אימות מדויק בין הצמח לפני ה-Precast לבין אתר העבודה, צמצום שגיאות ותיקון ההתקנה.

השילוב של מערכות ניטור בריאות מבניות ישירות לתוך לוחות הסיפון prestressed הוא מגמה מתעוררת. חיישני סיבים אופטיים משובצים בטון יכול למדוד זן, טמפרטורה, נוכחות של סוכנים קורוזיים, מתן נתונים בזמן אמת על מצב הסיפון.מערכות אלה מאפשרות לבעלי הגשר לנוע מתחזוקה מבוססת זמן תחזוקה מבוססת זמן תחזוקה מבוססת תנאים, אופטימיזציה הקצאת משאבים בקושי.

מסקנה

פלדה מתחננת היא הטכנולוגיה המאפשרת המאפשרת החלפת גשר מואצת מעשית, כלכלית, ועמידה. המאפיינים הייחודיים שלה מאפשרים למהנדסים לתכנן סיפון כי הם דקים, קלים וחזקים יותר מאשר חלופות קונקרטיות מוחזקות, בעוד היכולת לזרז את הפיסות האלה בסביבה צמחית מבוקרת מפחיתה באופן דרמטי את הזמן הנדרש לבניית אתר.

היתרונות של פלדה מפרצת ביישומים לגשר אינם רק תיאורטיים. פרויקטים בעולם האמיתי ברחבי ארה"ב ובעולם הוכיחו כי מערכות סיפון precasted מראש ניתן להתקין בשבריר מהזמן הנדרש על ידי שיטות מסורתיות, עם ביצועים גבוהים לטווח ארוך ועלויות מחזור חיים נמוכות יותר.כפי תשתיות להמשיך לגדול ותקציבי בנייה נותרו מוגבלים, התפקיד של הפרה של פלדה באספקת פלדה לטווח ארוך, במהירות רבה יותר יהיה גשר קריטי.

עבור סוכנויות תחבורה העומדות בפני האתגר של החלפת ערכות גשר ההזדקנות תוך צמצום השיבוש לציבור המטיילים, פלדה מפרצת מספקת פתרון מוכח, אמין, המשך השקעה במחקר, סטנדרטיזציה, ואימון כוח העבודה יבטיח כי הטכנולוגיה החיונית הזו תמשיך לתמוך בהתחדשות יעילה של תשתית גשר האומה במשך עשרות שנים.