文摘

碳纤维增强塑料主要用于加强现有结构在土木工程领域。预应力加强正在研究解决债券失败模型EBR和NSMR方法。预应力体系的最大的缺点是系统不能被删除,直到填料治愈。这个问题会降低设备的转率并使其局限于实验中,强调一个新的预应力系统的必要性。因此,本研究应用新预应力系统浮雕需要等到固化后的填料顶NSMR和检查效果的预应力锚固预应力的大小和位置的加强行为。实验结果表明,裂缝和产量与更高层次的预应力荷载增加,而延性趋于减少,和锚板应该安装在有效的深度最小化shear-induced斜裂缝的出现。部分的实验结果和结果的比较分析表明,部分分析可以预测的最大负荷标本内加强预应力NSMR误差在4%和6%之间。

1。介绍

钢筋和混凝土的传统建筑材料被剥削的最流行的和普遍的材料结构的建设。然而,最近的增加长度和大小结构的腐蚀和沉重的体重问题固有的这些传统材料增加兴趣替代材料使我们能够补充这样的问题。因此,碳纤维增强复合材料(CFRP)作为建筑材料使吸引注意力的替代传统钢铁材料。碳纤维增强塑料复合材料是一种装配式利用聚合物树脂为基质和纤维碳纤维加固。碳纤维增强塑料展览优秀的耐腐蚀和高强度相比,它的重量。在建筑领域,碳纤维增强塑料开始被用于修复和加强结构自1980年代后期,最近认识到更广泛的开发代替钢筋和肌腱以及结构材料在新建大桥结构(1- - - - - -4]。

混凝土结构与时间和降低后的可服务性恶化正在进行混凝土构件和材料本身的性能损失造成的环境行为尽管混凝土作为建筑材料的优势。外部保税钢筋(EBR)和近地表安装钢筋(NSMR)正在研究方法对退化的加强混凝土结构使用碳纤维增强塑料。EBR增强混凝土构件的焊接FRP板或板拉伸的成员。此外,NSMR运作通过嵌入槽的FRP加固的填料,首先安排在拉伸的混凝土保护层。玻璃钢的效率而言,NSMR优于EBR但这两种方法的经验不成熟的债券失败FRP-concrete接口的充分发展之前的最大性能玻璃钢(5- - - - - -7]。

研究试图克服这种缺点,预应力FRP筋通过添加一个锚定装置NSMR (8,9]。Nordin和Taljsten [8)执行的试验研究预应力碳纤维增强塑料(FRP)碳棒屈服强度的10%和20%。测试结果表明,使用可靠性改进显著增加开裂和屈服载荷,通过增强耐用性明显改善疲劳行为和小裂缝10]。荣格et al。9)张拉碳纤维增强塑料杆和板屈服强度的20%,而行为与无预应力NSMR。作者报道,预应力的引入可能会推迟债券失败由于预应力NSMR标本失败通过破裂的FRP加固9]。巴达维(11)裂缝相比,产量,NSMR标本的最大负载没有预应力的NSMR标本的碳纤维增强塑料杆是预应力杆的屈服强度的40%和60%。40%的标本与预应力表现出裂纹的大幅增加,产量和最大负荷,但经历了轻微的减少60%的标本与预应力的最大负载11]。

许多结构可能会失败在一个较低的负载比静态能力水平,因为它们中的大多数都是在重复加载。疲劳性能的预应力NSMR将由传统的钢,因为碳纤维增强塑料增援部队提供更高的疲劳强度与钢相比(12]。然而,巴达维和Soudki [13)报道,碳纤维增强塑料预应力水平的增加导致钢断裂失效模式的过渡到碳纤维增强塑料破裂。Oudah和El-Hacha14]表明,高预应力水平导致增加退化和损伤积累,因为循环混凝土蠕变变形的增加意味着增加混凝土循环应力。

研究预应力NSMR集中主要和相关实验的预应力由于缺乏适当NSMR预应力系统。预应力系统主要应用在这些实验预拉伸和端点支承系统。预应力体系的最大的缺点是系统不能被删除,直到填料治愈。这个问题会降低设备的转率并使其有限的尝试,它强调新的预应力系统(图的必要性1)[15]。

因此,本研究应用新的预应力系统的浮雕需要等到固化后的填料顶NSMR和检查效果的预应力锚固预应力的大小和位置的加强行为。

2。实验程序

2.1。生产的标本

总共8简支钢筋混凝土梁跨度的标本3 m是用混凝土的27 MPa 28天抗压强度和横截面如图所示的细节2。SD400钢筋D10 (ϕ9.53毫米)排列钢比为0.0041,一层三D13酒吧(ϕ12.7毫米)安排压缩增援,D10剪切酒吧处理每一个100毫米的剪切带,防止剪切破坏,和碳纤维增强塑料筋在图9.5毫米直径3。表1总结了试验梁的材料的性质。

2.2。实验参数

由于预应力NSMR介绍预应力提高积极的性能基于NSMR的行为,其行为与NSMR密切相关。NSMR加强性能的影响因素,加强的长度是一个重要的一个相关的失效模式,已经常采用测试变量,因为它很容易实现9,15]。即使这个长度加强影响加强NSMR包括预应力NSMR的性能,研究结果发表日期无法评估的影响加强自这个长度的长度超过了跨度由于缺乏合适的升降系统。因此,关于这一主题的研究应该进一步。

研究还比较实验加强性能应用无机水泥灌浆(16]尽管有机环氧树脂主要用作填料在当前NSMR。作者报道,取代环氧水泥仍不恰当和相关材料的适用性与高强度砂浆等优越特性作为环氧树脂的替代。此外,考虑到环氧砂浆相比,费用高,需要的是进一步加强调查性能带来的相对便宜的砂浆。因此,本研究一个新开发的预应力系统适用于预应力NSMR考虑加强的长度进行实验,介绍了预应力力(表2)。加强的长度是不同的从70%到90%的跨度和预应力力不同的是0%,20%,40%,和50%的碳纤维增强塑料筋的抗拉强度。采用环氧树脂作为填料观察的静态性能和故障模式标本。

表2列出了实验参数和相应的名称的标本。控制样品,没有加强梁,是比较加强销售经理系统的性能。本研究的主要变量是预应力水平和加强(表的长度2)。预应力水平对应于0%,20%,和40%的销售经理的抗拉强度碳纤维增强塑料肌腱。

2.3。预应力的NSMR

数据4和5说明了在这项研究中开发的新型预应力系统。如图4(一)、碳纤维增强塑料筋安装在安克雷奇被紧固螺母固定在固定端锚定板和顶压。然后,顶框架上安装锚定板抬高一端进行预应力后安装了液压缸,如图4 (b)。此后,碳纤维增强塑料的固定端肌腱nut-fastened,预应力完成消除液压缸的压力。最后,安克雷奇之前拆除填充槽与填料和填料(图4 (c))。

2.4。加载和测量方法

所有的标本进行四点弯曲测试失败的UTM(万能试验机)980 kN的能力。加载应用位移控制在0.02毫米/秒的速度,直到第一个10毫米和0.05毫米/秒从10毫米到失败。测试数据记录由一个静态数据记录器和一台电脑每隔1秒。电阻应变仪固定在中跨 测量的压力钢增援。

3所示。实验结果

3.1。失效模式和加强的表现

表3安排实验结果。

那一刻、加载和挠度表示为每个钢筋屈服和最大负载。P / P_con,负载电压nonstrengthened加强标本的标本(控制),表明加强的效果。 产生偏转的比例最大,表明试件的延性。控制标本展出常见挠曲失败发生通过压缩后的上层混凝土钢筋的屈服。此外,预应力经理标本经历了两种类型的失效模式:碳纤维增强塑料的断裂肌腱钢筋屈服后(SL90 SL83,图6)和增加的锚板周围的裂缝(SL77 SL70,图7)。

3.2。加强性能

图8情节的载荷挠度曲线根据预应力水平。开裂荷载和屈服载荷增加更高层次的预应力。因为碳纤维增强塑料肌腱的断裂性能决定了成员,可以观察到类似的最大负载不管预应力水平和延性降低。针对加强性能对预应力水平、屈服载荷和最大负载被增加,分别以45%对130%,以113%对143%相比,控制标本。

图9比较了载荷挠度曲线的长度根据加强。因为所有的考虑标本预应力高达40%的碳纤维增强塑料筋的抗拉强度,裂纹荷载相似,屈服载荷,可以观察到的最大负载。延性倾向于减少SL83参照样本,可以归因于在锚板裂缝的发生。如果锚板的位置不在有效的深度和加强的长度缩短,锚板周围的裂缝增加屈服强度钢后,似乎降低锚以来的最大负载为碳纤维增强塑料的断裂肌腱变得不足。

4所示。分析和实验结果

4.1。部分标本的分析得到了预应力NSMR

许多研究者提出债券失败模型预测样本的行为强化了NSMR [16- - - - - -18]。然而,对于预应力NSMR安克雷奇,这是无法预测的行为部分没有复杂的债券失败模型分析破裂以来,碳纤维增强塑料筋时达到最大性能的材料。

因此,本研究使用应变兼容性进行剖面分析和力平衡条件进行进一步的比较与实验标本的行为由预应力NSMR加强。标本混凝土构件的弯矩-曲率分布的正常可以分为三个阶段的起始的限制和钢的屈服。因此,部分分析也进行了区分工作时刻通过负载的开裂前阶段,开裂后,钢的屈服之前,和之后的钢(11,19]。计算每个阶段使用力量的平衡条件和时刻。图10描述了每个阶段的应变和应力的分布。(一)预裂阶段如下: (b)Preyielding阶段如下: (c)Postyielding阶段如下:

4.2。计算过程

计算确定了偏转,每个材料的应变,负载,和中性轴的位置的应变兼容性条件增加钢的应变时,每个材料的本构方程和内力的平衡。最后的失效模式是决定混凝土的抗压失败如果顶部的混凝土的压缩应变超过0.003或碳纤维增强塑料的断裂肌腱的断裂应变超过碳纤维增强塑料。

4.3。分析和实验结果的比较

数据11和12比较分析和实验结果对预应力水平。分析预测的载荷挠度关系被认为是在良好的协议与实验结果标本加强通过NSMR预应力水平高达0%,20%,40%,50%。特别是,标本的最大负载水平预应力的20%,40%和50%预计在一个错误运行在4%和6%之间。此外,标本的最大负载0%的预应力是预测误差在6%和8%之间。这略大的错误是由于局部失效的发生在底部混凝土加载下点(图12(一个))。

5。结论

这项研究检查标本的弯曲行为加强预应力碳纤维增强塑料肌腱销售经理。可以得出以下结论:(1)裂缝和产量与更高层次的预应力载荷增加,但延性倾向于减少。标本的失败发生在碳纤维增强塑料的断裂肌腱显示出类似的最大负载。(2)分析失效模式对加强的长度显示失败模式和开裂模式根据锚板的位置不同。弯曲故障可能会引起安装锚板最接近的支持。实验结果显示,锚板应该安装在有效的深度最小化shear-induced斜裂缝的出现。测试结果也表明,加强的长度比例应大于83%,以防止发生债券失败的强化。(3)分析和实验结果的比较表明,部分分析可以预测的最大负荷标本加强预应力NSMR在4%和6%之间的误差。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究受到了资助从“战略研究项目由韩国土木工程和建筑技术研究所”和“升级预应力技术销售经理与碳纤维增强塑料筋加固系统。”