哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)(優(yōu)秀得分外文翻譯)含原文

哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報（英文版），Vo1.17，第3期，2010年研究所部分退化的高強混凝土柱軸壓性能的局限與碳纖維復(fù)合材料部分退化的高強混凝土柱軸壓性能的局限與碳纖維復(fù)合材料魏華1,2，吳智敏1，郭夏1（1.大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點實驗室，遼寧大連，郵編116024，hyde-78@163.com；2.河南省交通廳質(zhì)量控制研究所，河南鄭州，郵編450006）摘要：本文旨在呈現(xiàn)一個有效的方法來強化部份退化的柱，并探討了力學(xué)性能的缺陷部分。如一個150x150毫米普通鑄鐵方柱，中段強度較低的，兩端強度較高的柱，較低的強度是模擬部分地區(qū)的地位退化現(xiàn)象。在強度較低的部分獲得與碳纖維復(fù)合材料加固，并驗證了部份約束的實用性。有軸向荷載，豎向和橫向應(yīng)變力等，比較兩部分之間的不同應(yīng)變。標(biāo)本受到單軸軸向壓力，直到被破壞。結(jié)果表明，部份退化的地方能提高強度和韌性強度是因為被碳纖維復(fù)合材料包裹，那么，整個柱承載能力是可以提高的。其后測試數(shù)據(jù)表明，該密閉極限荷載比原來的柱還高，因此在部份退化的地方增加約束是一種可行的辦法。關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料，混凝土柱，部份退化強度，部份約束中圖分類號：TU502文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1005-9113（2010）03-0363-06通過專家研究了許多文獻(xiàn)，并分析模型得到的幾個建議關(guān)于預(yù)測的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。增加CFRP的結(jié)構(gòu)性能，是可以提高強度和韌度的。其中曼德提出了一個關(guān)于鋼筋混凝土柱的基本模型。德米爾⑴和尼爾⑵，F(xiàn)ardis和哈利勒⑶，Karbhari和Gaol⑷，safi和Toutanji【5】，蕭和吳【6】，鄧和林【7】也分別提出了關(guān)于適用于FRP發(fā)展模式的局限圓柱性標(biāo)本。大量實驗說明對碳纖維復(fù)合材料的細(xì)化方形和矩形混凝土柱已被廣泛應(yīng)用。Chaallal,Mirmiran和Shahawy⑻則探討了軸向矩形柱的性能加強與碳纖維復(fù)合材料的問題，并分析了約束力對柱的強度影響。羅切特和Labossiere【9】調(diào)查影響在不同截面形狀柱的受力問題：研究在拐角半徑的矩形混凝土柱與FRP受集中力的問題，他們表示混凝土受影響的規(guī)律是由轉(zhuǎn)角半徑比的約束力引起的。FRP受約束柱中的應(yīng)用不僅限于整個柱底部，而且在現(xiàn)實中的柱強度退化是經(jīng)常發(fā)生。這是由于柱的某些部分受凍害和接觸紫外線輻射損壞引起的，因此，這部分混凝土的強度可能會比其他地方的低。整個柱仍可維持連續(xù)使用，但是早期故障是存在的。傳統(tǒng)的修復(fù)方法是將其整個用涂料包裹起來，其中包括原始強度碳纖維復(fù)合材料部件和零件強度退化的部分，這其實是一種浪費。這就是為什么要提出了關(guān)于改善退化部分力學(xué)實驗研究退化部分原因。它也探討了部分約束的可行性退化。結(jié)果與本文的意見相同，其中執(zhí)業(yè)工程師必須預(yù)測部份退化的外部包裹著碳纖維的混凝土柱的極限承載能力。此外，部分包裹著碳纖維約束的方法可以成為恢復(fù)或升級現(xiàn)有混凝土柱的性能具有成本效益的選擇。1．實驗細(xì)節(jié)1.1樣品制備準(zhǔn)備共15個150X150毫米的普通標(biāo)本，他們被分成5組，每組有三個相同的標(biāo)本。五組里面，有兩組是參考樣本，另三組只用了較高的強度混凝土作為原始試件強度參考品URO（原強度解開參考樣品，碳纖維復(fù)合材料作為URP包裹在不同層的低強度零件），如WF1，WF2和WF3為一層，兩層碳纖維復(fù)合材料分別和三個測試樣品的截面尺寸層呈現(xiàn)在圖1。original:原本 deteriorated:惡化圖1試件截面尺寸該標(biāo)本用兩種不同的混凝土的強度，將一對受力偶作用的鋼板連接在兩端，以避免混凝土攪拌之后被送到震動到，每個標(biāo)本角半徑均為20毫米，平均28天抗壓強度混凝土夾附在分別為不同強度的41.1MPa和57.5MPa兩個立方體上，固化后，由于玻璃鋼張應(yīng)力集中，混凝土表面粗糙需通過仔細(xì)磨耗，以避免損壞。然后將參照標(biāo)本和應(yīng)用碳纖維包裹在表面上的標(biāo)本進(jìn)行了清理，特別是纖維柱的垂直軸部位。特別要注意是確保在鋼板和混凝土表面無空隙。被包裹的柱要被留在室溫下至少7天進(jìn)行的測試。表1總結(jié)了幾何和用碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的實驗。彈性模彈性模厚度纖維的比例伸長率量表1總結(jié)了幾何和用碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的實驗。彈性模彈性模厚度纖維的比例伸長率量2400.167拉伸重

量L300-C3400類型3001.71.2儀器與負(fù)荷條件1.2測試，進(jìn)行壓縮試驗機的容量為10000千牛，控制在0.04毫米/分鐘時彈性階段和0.02毫米/分鐘在塑性階段。所有標(biāo)本都受到單調(diào)增加力，直到軸向負(fù)荷失效?？v方向上是混凝土，橫方向上市柱記錄，相反的兩個應(yīng)力作為每個柱和整個軸向變形的三個部分。在水平方向安裝兩個LVDTs傳感器來衡量觀測值。將上述標(biāo)本放在稱重傳感器，用來記錄外部負(fù)載負(fù)荷和應(yīng)變值，用來高速采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。圖2介紹了測試設(shè)置和儀器儀表。VfirtirzalLVDTTransverse-圖2介紹了測試設(shè)置和儀器儀表。VfirtirzalLVDTTransverse-LVDTL-oadloadtransducer：載荷傳感器transverse:橫向vertical:垂直圖2測試裝置及儀器2．試驗結(jié)果與討論2.1觀察到的行為與失效模式對所有標(biāo)本的破壞模式進(jìn)行了明確，顯示在圖37，為展開參考標(biāo)本，有兩種類型的故障模式:有典型的故障和斜壓剪的故障。，一般典型的壓縮功能衰竭惡化的局部地方發(fā)生了破壞，表現(xiàn)在在參考柱UR0四邊形金字塔形狀周圍，部分混凝土被斜剪切破壞粉碎，可見從斜裂縫滲入底部到頂部的末端所有參考標(biāo)本失敗是沒有任何預(yù)兆?？梢姳ㄐ缘姆绞焦收鲜谴嘈缘?，具有突發(fā)性和不可預(yù)知性。

圖3故障模式的柱圖4圖5尿調(diào)理素注射用水故障模式故障模式圖6WF2失效模式圖7WF3失效模式雖然包裹的標(biāo)本值從一開始無限接近混凝土的值，但是混凝土的橫向應(yīng)變沒有明顯變化的，沒有什么約束和CFRP，因此該密閉標(biāo)本行為類似于開封的無鋼筋混凝土。核心作用對混凝土來說，折斷碳纖維的部分所生產(chǎn)的拉伸，在應(yīng)力集中點的表面出現(xiàn)出白色裂縫，可見褶皺產(chǎn)生是橫向擴張模式，也可以觀察到的故障可分為兩種類型：碳纖維復(fù)合材料拉伸破裂和原始強度混凝土壓碎。由于這是清楚地顯示在圖5-6，故障發(fā)生的瞬間，附近爆炸的角落發(fā)生FRP板材拉伸斷裂，弱化強度的部分裂縫分布在裂縫帶部分。對CFRP均勻分布在表面，碾碎混凝土的碎屑附著在里面，碳纖維之間的粘著和預(yù)期的目標(biāo)是一致的。對于WF3,因為它是在圖7所示的失敗在試樣的上部發(fā)生，介紹了典型的外觀壓縮破壞與一般四邊形金字塔形狀破壞。碳纖維不發(fā)生破裂，這正好與因數(shù)倍的非均勻橫向擴張有直接關(guān)系。2.2應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)和負(fù)載容量增益軸向應(yīng)力，軸向應(yīng)變關(guān)系圖8給出了。因為它可以在這個圖可以看出應(yīng)力-應(yīng)變開封的參考樣品的反應(yīng)無顯著下沉，因此屬于突發(fā)性故障。Axialstre^s/MPaWF3 WF30.010 0.006 0.002-0.0027006 -0.010TransvcPiF^lrain/(m*mT)Axialstrain/fm*m_,)Axialstress:軸向壓力transverse:橫向axialstrain:軸向應(yīng)變圖8軸向應(yīng)力應(yīng)變影響曲線承壓標(biāo)本反應(yīng)是由應(yīng)變的大小密切相關(guān)的。如果碳纖維約束較弱，響應(yīng)曲線呈下降趨勢,例如急劇軟化區(qū)在WF1曲線。但是，如果約束充足，響應(yīng)曲線呈現(xiàn)出顯著上升超出分支線達(dá)到了無限制抗壓強度，例如，對WF2和WF3曲線。軸向軌跡對應(yīng)峰值負(fù)載的UFP和UFO大約3060就和1790就，相應(yīng)的WF1應(yīng)變，WF2。WF3是4050就，8790me，8400me。在這里減少意味著壓縮應(yīng)力。橫向軌跡對應(yīng)峰UFP和UFO負(fù)荷為2026me和424me，以及相應(yīng)的應(yīng)變建立WFL，WF2，WF3分別是2170me，5850me和5650me。與無限制參考樣品的UFP相比。峰頂軸向應(yīng)變分別提高了32％，187.3％。和174.5％。而橫向應(yīng)變增長7.1％.188.7％和178.8％，包括一層兩三個碳纖維層的值。從負(fù)載能力實驗中可知。在Tab.2總結(jié)。結(jié)果選定三個樣本的多樣性，如果主值的最大值和最小值比例不得低于15％：否則，被選中的中值就否決了最大值和最小值的說法?？梢钥闯鰪谋砀裉祭w維布涂料是在較低的部分的強度有著顯著提高，局部強度從而改善整個柱的負(fù)載能力。承載能力在不同的觀察增加11.1％，28.8％.42.1％至引用標(biāo)本URP與一，二，三層分別是指利用荷載增量的比例與涂料標(biāo)本的預(yù)期效果。比例為62.2％。不足第一層表示通過這一水平提供的效果不達(dá)到預(yù)期值的1.33％和48.3％，第二和第三層意思是密封的柱包含或超過承載能

力原始強度值，獲得了預(yù)期的限制。此外，更大的碳纖維層，可以通過更大的增益負(fù)荷能力得以實現(xiàn)。Wb-i.2Gaininkiadcapacitykuidducfllityindt^esProp>ertjesPeak氏=%空”/C1&,■-kN比用/mm/mm，慮州URP797.9L53712.0384L326URO10243.38341.4B34L072WFI附711.]38.S-6L21.07643.2012.97391M0177.52WF21027.92S.呂101.3L33!.65983.92352.36W7H,25l20.fiWR1134.6也1148.34B.31.55244.37062.9441122.0174742.3延性分析負(fù)載軸向變形曲線圖9顯示，在早期階段的加載時，增加了軸向變形比負(fù)載的變形要慢，作為近線性趨勢提出的變形。當(dāng)接近高峰負(fù)荷，曲線呈現(xiàn)非線性的軸向變形發(fā)展變快。延性指數(shù)m為到達(dá)峰值負(fù)荷能量的吸收值和結(jié)構(gòu)變形值。所示圖10,位移延性系數(shù)mi，定義作為極限位移」、的比值屈服位移丄，即。凡極限位移的點定義為所在負(fù)荷下降后達(dá)到高峰負(fù)荷的20％沒有到達(dá)峰后的余留樣本，最后被用來作為極限位移。而屈服位移是相等的雙線性效應(yīng)曲線的屈服點，提供了一個相等的面積是反應(yīng)曲線。延性指數(shù)在Tab.2計算，到達(dá)的部分限制是對柱的延性指數(shù)。延性指數(shù)上升124％。78.25％，122％，局部退化的標(biāo)本URP為177.52％。120.6％。174.74％，原強度分別參考標(biāo)本UR0。這些與碳纖維層相比有明顯的提高，試樣有更好的彈性，韌性，不僅發(fā)生在局部退化柱上，而且普通的柱也有此現(xiàn)象。1師「0-I-2 -.1 -4J0-I-2 -.1 -4J-6 -7亠EAwi；ililisplacemcnl/ctwnFig.9Load-axialdenjimationcurveAxialdisplacement／mm：軸向位移Load一axialdeformationcurve:負(fù)載軸向變形曲線

Fl耳"Fl耳"10DefinitionofductilityfactorDisplacement：位移Definitionofduetilityfactor：延性系數(shù)的定義2.4理論分析許多研究者提出的應(yīng)力應(yīng)變模型預(yù)測抗壓性能和計算公式在計算方柱承壓高峰負(fù)荷與玻璃鋼?；诰C合分析存在的模型，應(yīng)力應(yīng)變模型建議由騰（一個偉人）確定下來已被用來確定有效性局部隔離問題。最大壓應(yīng)力約束混凝土強度可表現(xiàn)為下面的表達(dá)式：其中是約束鋼筋混凝土的最大的抗壓強度值；上是未限制混凝土最大抗壓強度值；/是橫向軸壓，是限制有效性系數(shù)匕是形狀有效系數(shù)；上是影響空間的玻璃鋼條的值；是最終的抗拉強度玻璃鋼值，的是一層玻璃的厚度；B是柱橫截面的寬度：和H是交叉柱截面的長度。然后峰值負(fù)載可以計算考慮到影響到橫截面形狀，其結(jié)果提出圖3從表中統(tǒng)計的數(shù)字可以看出，實驗結(jié)果比計算值要高。這兩個結(jié)果的誤差只有0.124％，與一層碳纖維復(fù)合材料相同，并且其他層試樣分別為0.61％.3.32％。實驗結(jié)果與理論分析表明巧合：所有誤差小于4％。模型提出能準(zhǔn)確預(yù)測最終性能玻璃鋼是局部退化實例，因此，該模型如果應(yīng)用到玻璃鋼包裹柱，不僅是完美，而且也可以彌補其缺陷。標(biāo)簽.3對分析值比較實驗結(jié)果名稱欄壓縮重量理論壓縮重量最高負(fù)荷分析結(jié)果對比實驗和計算結(jié)果URP35.46797.882URO46.251024.87WF139.439.36886.7885.6-0.124WF246.3846.111027.911021.65-0.61WF351.2252.911134.591172.33.323．結(jié)論和建議1）用碳纖維包裹可顯著提高的強度和整個柱負(fù)載能力可以得到改善。2）承載能力的大小與碳纖維層有關(guān)系。碳纖維復(fù)合材料的數(shù)量越大，承載能力越大3）承壓試樣延性顯著增強。4）應(yīng)力應(yīng)變模型和公式的提出對玻璃鋼騰密閉結(jié)構(gòu)，提供一定的參照，但是不是完美的。5）部分零件退化是一個建立在軸壓替代方法的基礎(chǔ)上，為了避免費用和時間浪費，退化了的普通混凝土柱強度部分應(yīng)進(jìn)行研究，同時為加強柱強度，應(yīng)進(jìn)一步研究探討。參考文獻(xiàn)：期刊序號：1988,114(8):1804-1826，＜結(jié)構(gòu)工程報＞,曼德巴頓，普里斯特利MJN,應(yīng)力應(yīng)變約束鋼筋混凝土模型的理論提出者。期刊序號：1999,26(2)