عوارض خرسانية مسبقة الضغط) على نطاق واسع في هندسة الطرق السريعة والسكك الحديدية نظرا لأدائها العقلاني في نقل القوة وسعتها الممتدة الكبيرة. ومع ذلك، فإن تشققات الشبكة القطرية، وهو عيب هيكلي شائع، يضعف بشكل مباشر قدرة تحمل الحمل ومتانة الجسور. تتحرّى هذه الورقة بشكل منهجي الأسباب التي تحفّز الطقّة من أربعة أبعاد: التصميم، البناء، المواد وتشغيل الخدمات. عدم دقة التصميم المسبق للتركيز وعدم كفاية تشكيلة تعزيز القص في مرحلة التصميم ؛ الانحراف في وضع الأنابيب المموجة ووضع الخرسانة المعيبة أثناء البناء ؛ التفاعل القلوي الكلي وتآكل قضيب الصلب على مستوى المواد ؛ )، فضلا عن التحميل الزائد والتآكل البيئي في الخدمة، قد تؤدي جميعها إلى التشققات.

1 العوامل المرتبطة بالتصميم

وتشكل أوجه القصور في التصميم السبب الجذري للتشققات الشبكية القطرية. يؤدي نظام الإجهاد المسبق غير المتصور، على سبيل المثال الأوتار المسبقة المتناثرة بشكل مفرط أو زوايا انحناء الأوتار غير الكافية، إلى انخفاض الإجهاد قبل الانضغاط الفعال في الشبكة. وعلاوة على ذلك، فإن عدم المطابقة بين الأوتار قبل الإجهاد الطولية والرأسية (على سبيل المثال، التباعد المفرط في القضبان قبل الإجهاد الرأسية التي تتجاوز 60 وحدة سنتيمتر) يؤدي إلى عدم كفاية مقاومة القص على الشبكة. إن السعي إلى تحقيق الكفاءة الاقتصادية في بعض التصاميم يضع التباعد بين الركابي عند الحد الأعلى للكود (على سبيل المثال 15 بوصة × سم) دون ترتيب التعزيز الهيكلي القطري. وبالتالي، فإن الدبب الخرسانية تزيد على 60 جنية % من قوة القص (توصية الشفرة ≤ 50 جنية %)، مما يجعل فشل القص عرضة في ظروف التحميل الزائد. ويؤدي عدم كفاية سمك الشبكة (على سبيل المثال 20 بوصة سم في منتصف الفترة) أو تغير مفاجئ في السمك (على سبيل المثال الانخفاض الحاد من 30 بوصة سم في الدعامات إلى 20 بوصة سم في منتصف الفترة) إلى تغير مفاجئ في الصلابة القطاعية ومناطق تركيز الإجهاد.

2 العوامل المرتبطة بالبناء

تعمل جودة البناء المعيبة كحافز مباشر لبدء الشقوق. يؤدي الانحراف الأفقي أو الرأسي للقنوات المموجة التي تتجاوز 5 بوصات سم أثناء البناء إلى إزاحة الأوتار السابقة للضغط من مواضعها المصممة ويسبب إجهادا محليا غير كاف قبل الضغط في الشبكة. التحكم غير السليم في الانحدار أثناء الصب الشبكي (أكثر من 200 أنبوب مم) مما يؤدي إلى فصل خرساني ؛ الاهتزاز غير الكافي (وخاصة تحت القنوات المموجة) ينتج تفرغ الشعر والفراغات، مما يقلل من قوة الشد الخرسانية بنسبة 15 ٪ -20 ٪. 

يلعب تصنيع الشكل الدقيق وتركيب الموقع دورًا عمليًا هنا. يساعد تشكيل الجسر الصلب الموثوق به على الحفاظ على دقة هندسة القسم وظروف سكب الخرسانة الموحدة، وتجنب تركيز الإجهاد غير المتوقع المشتق من الانحراف البعدي.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن المفاصل الباردة التي تكونت بسبب فترات زمنية طويلة للغاية (أكثر من 2 ساعة) بين طبقات الصب المتتالية تعمل على إضعاف وحدة الشبكة المتجانسة. تسلسل الشد غير الصحيح (مثل الشد الأوتار الطولية قبل الأوتار الرأسية) أو عدم كفاية إجهاد الشد المضبوط (90 ٪ فقط من قيمة التصميم) ينتج توزيعاً غير متساو لإجهاد الشبكة قبل الضغط وإجهاد الشد في المناطق المحلية.

3 عوامل متعلقة بالمواد

تعزز خصائص المواد المتدهورة بشكل كبير من تطور الصدع. فعلى سبيل المثال، يتفاعل المحتوى القلوي العالي في المجامع المحلية (أكبر من 3 بلورات جزئية كغم/م ³) مع القلويات في الأسمان لتشكيل هلام متمدد، مما يولد شقوق شبكية على شكل شبكة متداخلة تتطور إلى شقوق قطرية. وتكشف بيانات فحص الجسر أن رد الفعل القلوي الكلي قد يقلل من معامل المرونة من الخرسانة الشبكية بنسبة 25 في المائة مقاومة الشد بنسبة 30 في المائة. ويؤدي عدم كفاية الغطاء الخرساني (أقل من 3 بوصات بوصات سم) إلى تآكل القضبان الرأسية السابقة للتشدد أو الركابات مع نسبة فقد مقطع عرضي تتراوح بين 10 ٪ و 15 ٪. فالتآكل لا يضعف فقط مساهمة القص في التعزيز ولكنه يؤدي أيضًا إلى تشقق الخرسانة بسبب التمدد الناتج عن التآكل. تزيد الجرعة المفرطة من الأسمنت (> 400 قطعة ورق كغم/م ³) أو نسبة استبدال الرماد المتطاير المنخفضة (< 15 قطعة في المائة) من انكماش الخرسانة في سن مبكرة، مما يؤدي إلى حدوث شقوق انكماش في ظروف تقييد الحركة ؛ مثل هذه الشقوق غالباً ما تتراكم وتنتشر مع الشقوق المائلة.

4 عوامل مرتبطة بعملية الخدمة

وتؤدي الظروف السلبية أثناء الخدمة إلى تسريع بدء التشقق وانتشاره. تعرض الإجراءات المتكررة للمركبات المحملة أكثر من طاقتها الشبكة لقوة قص وعزم انحناء يتجاوز بكثير قيم التصميم. يخلق اختلاف درجة حرارة الشمس تدرج درجة الحرارة على شبكة الإنترنت (تصل إلى 15 أكتر/م)، وتركيب الإجهادات الحرارية العمودية والمستعرضة وتشكيل مناطق التوتر في الجزء الأوسط من الشبكة. في ظروف درجات الحرارة العالية في الصيف، يمكن أن يصل الإجهاد الحراري في بعض شبكات الجسور إلى 1.2 الفورمبا، وهي بمثابة مساهم رئيسي في انتشار التشققات. التسوية التفاضلية للأرصيف والدعامات التي تتجاوز 5 بوصات سم يستحث عزم انحناء إضافي وقوة قص في عوارض الصندوق ويثير إجهاد الشبكة المحلية المفرطة. والجسور المبنية على أسس التربة الرخوة هي عرضة بشكل خاص لهذه المشكلة: كل 1 من زيادة 1 ملم في المستوطنات التفاضلية يزيد الضغط على الشبكة بمقدار 0.2 من ميل باسكال.

للإنهاء

وباختصار، تتميز الشقوق الشبكية المائلة بأسباب معقدة متعددة المصادر، وآثار تراكب قوية، ومخاطر مستمرة. ومن الضروري لدرء الكراك التحكّم الصارم في وصلات التصميم والبناء والتشغيل من خلال معالجة جميع العوامل المساهمة في ذلك. وبالنسبة للجسور القائمة ذات الشقوق الشبكية المائل ذات الشقوق المختلفة الشدة، فإن اختيار التكنولوجيات المناسبة للتعزيز والإصلاح حسب درجة العيب وشكل الشقوق وحالة الإجهاد الهيكلي لإغلاق الشقوق واستعادة القدرة على حمل الأحمال وتحسين متانة العارضات الصنعية بوجه عام يشكل مهمة أساسية لصيانة وإصلاح الجسور. ولذلك، ستعرض الورقة التالية بصورة منهجية تدابير معززة مضادة للتصدعات الشبكية المائوية في مختلف ظروف العيوب، وستوضح السيناريوهات الواجبة التطبيق، وإجراءات التشييد، ومعايير البارامترات، وأداء مختلف تقنيات التعزيز، وستقدم مرجعية تقنية مفصلة لإصلاح العيوب وتحسين أداء الجسور المماثلة.