1.Введение

В последние годы материалы FRP, особенно материалы CFRP, широко используются в гражданском строительстве.Хотя они не так широко используются в качестве железобетонных конструкций, армированные стальные конструкции CFRP также начали применяться для мостов и жилищного строительства.Исследования также доказали, что CFRP может эффективно улучшить прочность и жесткость стальных балок.

2.Лабораторные исследования

В этом исследовании 1 не армированные стальные балки и 7Тарелка CFRPБыли испытаны армированные стальные балки.Пластины CFRP с различной длиной и толщиной, различными режимами загрузки (включая трехточечный изгиб и четырехточечный изгиб) используются для получения воздействия различных параметров на прочность и жесткость укрепленных стальных балок.

2.1 Образец для подготовки

Используемые стальные балки I-образной формы 1.Длина 2 м, высота 127 мм, ширина 76 мм, 7.6 мм в толщину фланца, 4 мм в толщину паутины, 275 МПа в расчетную нагрузку и 205 ГПа в упругий модуль.Толщина используемой пластины CFRP составляет 3 мм или 6 мм, а упругий модуль - 210 ГПа.Структурный клей Sikadur является одним из 31 Sika Corporation, а модуль сдвига - 2.6ГПа.Чтобы обеспечить толщину клеевого слоя 1 мм, небольшие стеклянные шарики диаметром 1 мм смешиваются в структурный клей в пропорции 1%.После склеивания со стальной балкой пластина будет поддерживаться более 72 часов.

2.2 Метод испытания

Форма загрузки представляет собой изгиб в три точки или изгиб в четыре точки, где точка изгиба в четыре точки составляет 300 рам.Лян Цзинкуа - 1.1м.Скорость загрузки 0.05 мм/сек.Отклонение луча измеряется тремя потенциометрами, а конкретное размещение показано на рисунке 1.Для регистрации распределения деформаций в нижней части пластины CFRP в образце за 305 долларов США семь 2-мм тензодатчиков Gl-G7 продольно прикреплены к центральной линии нижней части пластины CFRP, как показано на рисунке 1.Для измерения распределения деформации в пролете три тензодатчика длиной 5 мм крепятся к нижней части верхнего фланца, середине паутины и верхней части нижнего фланца, как показано на рисунке 1.Когда стальной пучок локально нестабилен, он перестанет загружаться.

3.Результаты испытаний и обсуждение

3.1 сила

Кривая отклонения нагрузки не армированного стального балки и 5 армированных стальных балок, подвергающихся трехточечному изгибу, показана на рисунке 2.Нагрузка 2 армированных стальных балок подвергалась четырем точечным изгибам.Кривая отклонения показана на рисунке 3.Из диаграммы видно, что (а) конечная нагрузка увеличивается с увеличением длины плиты.Это связано с тем, что концентрация напряжения на конце пластины приводит к сбою стриптизационной пластины CFRP, что делает прочность пластины CFRP не дает полной игры.Концентрация напряжения уменьшается с увеличением длины пластины; (b) Когда пластина CFRP мгновенно отслаивается от стального луча, нагрузка на луч также быстро уменьшается.Из этого видно, что прочность балок усиливается платой CFRP.

Для двух образцов одинаковой длины, но разной толщины, 305 и 305D, их максимальная несущая способность составляет 149.1кН и 112.1кН, соответственно.Можно видеть, что несущая способность S305 с толщиной 3 мм выше, чем у $305D с толщиной 6 мм.Это связано с увеличением концентрации напряжений на конце пластины из-за толстой пластины, что облегчает отслаивание платы CFRP.

3.2 жесткость

Из кривых отклонения нагрузки на фигурах 2 и 3 также можно увидеть влияние плит CFRP на жесткость стальных балок.Жесткость пластины CFRP не улучшается, очевидно, до выхода луча.Это связано с тем, что используемый в испытании упругий модуль CFRP является относительно низким, а толщина пластины невелика.Увеличение толщины может увеличить жесткость пучка, но также увеличить концентрацию напряжения в конце пластины.Фиг.4 показано сравнение отклонений образцов, подвергшихся трехточечному изгибу при 70-третьей нагрузке.Из диаграммы видно, что длина плиты не влияет на отклонение среднего пролета.Поэтому увеличение толщины CFRP является эффективным способом повышения жесткости стальных балок.

3.3 Режим неисправности

Кривые отклонения нагрузки, показанные на фиг.2 и 3 показывают, что все пластины CFRP образцов мгновенно очищаются от стального луча, за исключением 310 долларов США.Образцы за 310 долларов были уничтожены из-за локальной нестабильности стального балки, потому что пластина была длиной 1 м, а концентрация напряжений в конце пластины была очень маленькой.Режим отказа других образцов заключается в том, что пластина CFRP полностью отделена от стального луча.Фиг.5 показывает образец $304 после неудачи.Можно видеть, что шелушащаяся поверхность в основном находится на границе между стальным пучком и конструкционным клеем.

3.4 Максимальный межфазный стресс

Максимальное межфазное напряжение сдвига, нормальное напряжение и основное напряжение укрепленного стального балки под действием максимальной несущей способности можно получить из аналитической формулы де несущей способности.За исключением неисправности в 310 долларов, вызванной локальной нестабильностью, максимальный межфазный сдвигающий стресс, нормальный стресс и основной стресс других образцов очень близки, а их коэффициенты дисперсии равны 4.25%, 5.30% и 2.89% соответственно.Эти результаты подтверждают обоснованность формулы расчета максимального межфазного напряжения.

Заключение

В этой статье представлено испытание статической нагрузки стальных балок, усиленных пластинами CFRP.Результаты испытаний показывают, что конечная несущая способность усиленного стального балки увеличивается с увеличением длины плиты CFRP, но уменьшается с увеличением толщины плиты CFRP.Поскольку упругий модуль и толщина пластины CFRP относительно невелики, жесткость усиленного стального балки существенно не улучшается.За исключением 310 долларов, все образцы были раздеты и уничтожены плитами CFRP.Максимальное межфазное напряжение образцов при максимальной нагрузке, рассчитанной по теоретической формуле, очень близко, а продольное напряжение, регистрируемое тензодатчиком, хорошо совпадает с теоретическим напряжением.Все это доказывает теоретическую формулу Дэна и др.L71 является разумным.