The Performance of Carbon Fiber in Decreasing the Strain Level of the PC-Longitudinal Bridge (PC-Plank Girder) under Service Load

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่จะศึกษาประสิทธิภาพของเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ในการเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างแผ่นพื้นของสะพานข้ามคลองแพรกลึก จ.สมุทรสงคราม เนื่องจากสะพานมีการใช้งานมาอย่างยาวนาน จึงได้ทำการตรวจสอบและประเมินกำลังรับน้ำหนักบรรทุกของสะพาน ด้วยการทดสอบกำลังรับน้ำหนักบรรทุกเสมือนจริง ผลของการประเมินความความแข็งแรงของโครงสร้างสะพานได้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบการเสริมกำลังโครงสร้างโดยใช้เส้นใยคาร์บอนเสริมโพลิเมอร์(Carbon Fiber Reinforced Polymers: CFRP) จากผลของการเสริมกำลังโครงสร้างโดยการติดตั้งแผ่น CFRP จำนวน 2 ชั้น พบว่า การเสริมกำลังสามารถทำให้ระดับค่าความเครียดและการแอ่นตัวบริเวณกึ่งกลางแผ่นพื้นใต้สะพานโดยรวมมีค่าลดลงร้อยละ 4.33 สำหรับความเครียด และ3.68 สำหรับการแอ่นตัว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเสริมกำลังด้วย CFRP สามารถช่วยในการลดระดับความเครียด และการแอ่นตัวที่เกิดจากน้ำหนักบรรทุกได้ และจากการประเมินค่าโมเมนต์ดัดในโครงสร้างสะพานส่วนบนโดยวิธี LRFR ค่า Rating Factor (RF) ทั้งระดับ Inventory และระดับ Operation พบว่าหลังเสริมกำลังด้วย CFRP สะพานสามารถรับน้ำหนักบรรทุกเพิ่มขึ้นคิดเป็นร้อยละ 35 แสดงว่า สะพานยังคงสามารถรับน้ำหนักบรรทุกได้เพิ่มขึ้น โดยไม่เกิดการวิบัติและสามารถใช้สะพานได้อย่างปลอดภัย

This research focuses on studying the effectiveness of carbon fiber reinforcement in increasing the strength of the floor structure of the bridge over the Canal Phrae Kluang, Samut Songkhram Province. Due to the prolonged use of the bridge, an inspection and evaluation of the load-bearing capacity of the bridge were conducted through quasi-static load tests. The results of the structural strength assessment were used in the design of structural reinforcement using Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP). From the results of the reinforcement with the installation of two layers of CFRP, it was found that the reinforcement could reduce the levels of stress and deformation in the middle area of the bridge floor by 4.33% for stress and 3.68% for deformation. This demonstrates that CFRP reinforcement can help in reducing the levels of stress and deformation caused by increased load, and from the assessment of the moment capacity in the upper bridge structure using the LRFR method, both at the Inventory and Operation levels, it was found that after reinforcement with CFRP, the bridge can withstand an increased load capacity by 35%. This indicates that the bridge can still handle an increased load without experiencing failure and can be used safely.