外文翻譯--應用新型延性纖維增強聚合物對混凝土梁的加固 中文版.doc

-1-畢業(yè)設計外文資料翻譯系（院）：建筑工程系專業(yè)：土木工程（房屋建筑方向）姓名：學號：外文出處：ACIStructuralJournalTitleno.99-S71附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：簽名：年月日-2-應用新型延性纖維增強聚合物對混凝土梁的加固作者：NabilF.Grace,GeorgeAbel-Sayed,WaelF.Ragheb摘要：一種新型單向延性纖維增強聚合（FRP）物已經(jīng)被研究，研制和生產(chǎn)（在勞倫斯理工大學結(jié)構(gòu)試驗中心）以用于結(jié)構(gòu)加固。這種織物是兩種碳纖維和一種玻璃纖維的混合物，而且經(jīng)過設計它們在受拉屈服時應變值較低，從而體現(xiàn)出偽延性的性能。通過對八根混凝土梁在彎曲荷載作用下的加固和檢測對研制中的織物的效果和延性進行了研究。用現(xiàn)在常用的單向碳纖維薄片、織物和板進行加固的相似梁也進行了檢測，以便同用研制中的織物加固梁進行性能上的比較。這種織物經(jīng)過設計具有和加固梁中的鋼筋同時屈服的潛力，從而和未加固梁一樣，它也能得到屈服臺階。相對于那些用現(xiàn)在常用的碳纖維加固體系進行加固的梁，這種研制中的織物加固的梁承受更高的屈服荷載，并且有更高的延性指標。這種研制中的織物對加固機制體現(xiàn)出更大的貢獻。關鍵詞：混凝土，延性，纖維加固，變形介紹外貼粘合纖維增強聚合物（FRP）片和條帶近來已經(jīng)被確定是一種對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行修復和加固的有效手段。關于應用外貼粘合FRP板、薄片和織物對混凝土梁進行變形加固的鋼筋混凝土梁的性能，一些試驗研究調(diào)查已經(jīng)進行過報告。Saadatmanesh和Ehsani（1991）檢測了應用玻璃纖維增強聚合物(GFRP)板進行變形加固的鋼筋混凝土梁的性能。Ritchie等人（1991）檢測了應用GFRP，碳纖維增強聚合物（CFRP）和G/CFRP板進行變形加固的鋼筋混凝土梁的性能。Grace等人（1999）和Triantafillou（1992）研究了應用CFRP薄片進行變形加固的鋼筋混凝土梁的性能。Norris，Saadatmanesh和Ehsani（1997）研究了應用單向CFRP薄片和CFRP織物進行加固的混凝土梁的性能。在所有的這些研究中，加固的梁比未加固的梁承受更高的極限荷載。這些梁中大多數(shù)出現(xiàn)的一個缺陷是梁的延性有很大的損失。然而通過對梁的荷載-撓度性能的測試，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)荷載的增加是在鋼筋屈服后發(fā)生的。也就是說，極限荷載明顯提高，然而屈服荷載卻沒有太大提高。因此在正常使用水平荷載的明顯增加很難實現(xiàn)。-3-除去加固前混凝土構(gòu)件條件的影響，鋼筋對加固梁的彎曲反應有明顯的貢獻。而可惜的是，現(xiàn)有的FRP加固材料和鋼材性能不同。雖然FRP有很高的強度，但是它們多數(shù)在提高足夠的強度之前被拉伸而產(chǎn)生很大的應變。因為同大多數(shù)FRP材料的極限應變相比，鋼材的屈服應變相對較低，所以隨著加固構(gòu)件的變形，鋼材和FRP加固材料的貢獻發(fā)生了變化。結(jié)果，鋼筋可能會在加固構(gòu)件取得任何可測荷載增加值之前就屈服了。一些研究者在橫截面布置了更強的FRP，這通常會增加加固的成本，進而提供可測的貢獻，盡管這時變形是受限制的（在鋼筋屈服之前）。但是，加固材料從混凝土表面的剝落更多的時候是由于應力集中的原因發(fā)生的。剝落是這項加固技術中不出現(xiàn)的一種脆性破壞。盡管使用一些類似超高模量碳纖維的特別的低應變纖維看起來是一種解決方法，但這可能導致由于纖維破壞而產(chǎn)生脆性破壞。本文旨在介紹一種新型偽延性FRP織物，它在屈服時應變低從而具有與鋼筋同時屈服的潛力，能夠?qū)崿F(xiàn)期望中的加固水準。研究意義FRP已經(jīng)被越來越多地用做鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復和加固的材料。但是現(xiàn)在常用的FRP材料缺少延性，并且與鋼筋性能不一致。結(jié)果，經(jīng)過加固處理的梁會體現(xiàn)出延性降低，不能達到期待中的水平，或者二者兼有。本項研究介紹了一種新型的偽延性FRP加固織物。這種織物可以使加固梁承受更高的屈服荷載，并且有助于避免延性的損失，而這在使用目前常用的FRP進行加固中是常見的?；祀s織物的研制為了克服前面所提的缺陷，一種具有低屈服應變值的延性FRP材料是很必要的。混雜的文獻回顧為了研制這種材料，考慮了各種不同纖維的混雜。多于一種纖維材料的混雜是許多材料科學研究的興趣所在。他們的工作多數(shù)集中于結(jié)合兩種纖維以提高每種材料單獨工作時的力學特性并且降低成本。這已經(jīng)在幾本出版物中報道過,例如Bunsel和Harris（1974），Philips（1976），Manders和Bader（1981），Chow和Kelly（1980），以及Fukuda和Chow（1978）。做為一種能夠克服FRP加固棒延性不足問題的工具，混雜吸引了結(jié)構(gòu)工程師。Nanni,Henneke和Okamoto（1994）-4-研究了用編織芳香尼龍纖維繞在鋼筋核心的短棒。Tamuzs和Tepfors報道了關于使用碳和芳香阻尼纖維進行組合而成的混合纖維棒的試驗調(diào)查。Somboonsong，F(xiàn)rank和Harris（1998）研制了一種用編織芳香尼龍纖維纏繞在碳纖維核心的混合FRP加固棒。Harris，somboonsong和Frank（1998）使用這些棒對混凝土梁進行加固，以得到用常規(guī)鋼筋進行加固的混凝土梁的普通荷載-撓度特性。設計思想和材料為了產(chǎn)生延性，一種使用不同種類纖維的混雜技術已經(jīng)被采用。選用了在破壞時有不同延長量級的三種纖維。圖1顯示了這些復合纖維在拉伸時的應力-應變曲線，表1顯示了它們的力學特性。這項技術是建立在將這些纖維結(jié)合起來并控制配合比例的基礎上的，這樣當它們被拉伸時共同承受荷載，延伸小（LE）的纖維先破壞，允許一定的應變松弛（應變增加而混合材料的荷載卻并未增加）。余下的延伸大（HE）的纖維被分配承擔所有的荷載直到破壞。延伸小的纖維破壞時的應變值體現(xiàn)了混合材料屈服應變值，而延伸大的纖維破壞時的應變值體現(xiàn)的是極限應變值。延伸小的纖維破壞時對應的荷載體現(xiàn)的是屈服荷載值，而延伸大的纖維承擔的最大荷載體現(xiàn)的是極限荷載值。超高模量碳纖維（1號碳）被用做延伸小的纖維，它應有盡可能低的應變，但不得小于鋼筋的屈服應變（60級鋼筋大約為0.2%）。另一方面，型玻璃纖維被用做延伸大的纖維，應能提供盡可能高的應變而產(chǎn)生高延性指標（破壞時的變形和屈服時的變形的比例）。高模量碳纖維（號碳）被選做了延伸中等（ME）纖維，它使在延伸小的纖維破壞后發(fā)生應變松弛時荷載的降低最小化，并且能夠提供從延伸小的纖維向延伸大的纖維逐漸傳遞荷載的途徑。基于這種思想，生產(chǎn)了一種單向織物，并進行了測試，將它在拉伸時的性能和理論預測的承載性能做了對比。理論上的性能建立在混合物規(guī)則上，根據(jù)這種規(guī)則，混合物的軸向剛度是將各組成部分的相對剛度進行總合計算得到的。這種織物的生產(chǎn)過程是，將不同的纖維做為相鄰的紗線結(jié)合起來，并將它們用環(huán)氧樹脂注入模具中。圖就