土木工程文献翻译

1、毕业设计外文资料翻译题 目 梁柱连接处织物加固的研究 学 院 土木建筑学院 专 业 土木工程 班 级 土木0905 学 生 * 学 号 20090622268 指导教师 * 二一三年二月三十日 Department of civil Engineering,The University of Toledo,Toledo,OH 43606-3390,USA摘要 本文介绍了一个实验性的调查结果,有关使用纤维增强塑料（FRP）加固梁柱连接。实验研究对包裹芳纶复合织物的梁柱连接的力矩容量进行了专业评估。以及把按比例缩小外部梁柱连接进行检查的各种厚度和玻璃织物应用于这些连接配置的影响。实验结果表明，梁柱

2、连接的弯曲能力显著改善，并为FRP织物合适厚度提供确定的准则。2001爱思唯尔科技有限公司保留公司所有权。关键词：梁柱连接；强度；混凝土；纤维增强塑料1.说明：近年来，FRP的应用，增强塑料（FRP）复合材料在新的和现有的民用基础设施的加强和维修/修复的目给大家带来了极大的兴趣。附加钢筋剪切，弯曲，张力，限制，和能量吸收可以由玻璃钢复合材料 14 提供。FRP复合材料提供了提高承载力的混凝土结构以及在修复使用时的最小的破坏，这是实际的也是革命性的解决方案。FRP复合材料相比，马钢具有强度高、质量轻，他们耐腐蚀，绝缘且具有优良的耐疲劳性，特别的，FRP结构为表面成型提供很大的灵活性。在一般情况下

3、，减少维护费用，延长现有结构的寿命周期成本比更换新的建设更加经济。这可以通过使用FRP玻璃钢复合材料提高结构的承载能力。FRP复合材料的有益用处作为加固混凝土已经可以认为是各种成分，如筋或钢筋束，梁，柱和板。吉尔斯特拉普等人。 7 给出了FRP筋预应力应用指南概述，FRP筋筋。Ehsani等人。 5 研究了玻璃的粘结性能的增强塑料筋（GFRP）实验。他们的结果显示锚固长度，清水混凝土覆盖，钢筋直径和混凝土浇筑深度，对混凝土和GFRP筋极限粘结强度，混凝土抗压强度的影响。Saadatmanesh和Ehsani 21,22报道了在玻璃FRP板加固混凝土梁进行理论分析和实验研究的相关结果。他们建立了

4、混凝土梁外贴FRP加固的可行性研究，作为他们的研究结果。阿尔杜伊等人。 2 进行实验，研究碳纤维复合材料加固梁的破坏机理。他们的发现表明需要进一步研究FRP与混凝土之间的接触面。乔杰斯等人。 3 研究了各种FRP玻璃钢复合材料高抗剪钢筋混凝土梁。他们的研究表明，对比梁单元最终强度的重大改进。小马 24 报道了使用预制复合护套碳钢筋混凝土圆柱抗震改造的理论和实验研究结果。他们的结论是，改进柱的延性抗震性能有了明显提升。Kanatharana和路 11 研究了混凝土的强度和延性的单轴压缩下的FRP管增强。再次，他们的实验结果表明，信号在混凝土延性和FRP强度取决于他们是否使用了单丝纤维玻璃钢或拉挤

5、玻璃管柱的配筋是否增加。哈蒙等人。 9 ，10来源于最近的关于限制混凝土柱结构模型。他们测试了复合混凝土在循环荷载下的性能并比较和验证他们的测试结果并建模。为了预测复合混凝土材料的行为，Mirmiran等人。 13 建议使用的轴向和径向应变之间的经验关系和Mander飞模型，预测了混凝土用钢 12 的行为组合在新的建设或修复的情况下，特别是在梁柱连接使用FRP相关的好处是：（a）减少钢钢筋水泥用量，导致连接细节上更经济、更简单；（b）当更换钢FRP加固时减少或消除在腐蚀环境下的影响4,20,23 ；和（c）的应用结导致修复时间的减少。FRP结构连接技术的应用到现在为止似乎已经引起研究人员的注意

6、，梁柱连接在结构中起着重要的作用。连接处严重的失效将导致结构的崩溃。因此，成本，性能和结构系统的安全依赖于这些连接。目前，加强现有的梁柱连接有两种常见的方法，1是通过钢板或包裹联合在混凝土箱添加 1。盖尔盖伊等人。 6 研究了梁柱连接炭包裹的剪切能力的。他们的调查显示了剪切能力的显著提高。本文提出了采用芳纶FRP复合结构额外瞬间增强的能力和降低连接的旋转的外部加固的一种方法。以前的工作由作者采用有限元分析，参与的各种FRP结构研究以增强梁柱连接15- 19 。本文基于这些数值分析的研究，提出了梁柱连接使用FRP结构作为一种可行的程序并通过一个全面的实验分析。2.实验装置和测试用例本实验研究的目

7、的是证明FRP结构瞬间提高梁柱连接能力 8 。六个外部梁柱连接被测试。所有的梁柱连接件边缘的倒角。覆盖，梁、柱套厚度分别为实验变量。此外，这三个标本B-C 4到 B-C 6比B-C 1到 B-C 3有不同的覆盖配置，为了加强剪力和弯曲能力。该测试是使用的机器是120kip Tinius Olsen ，如图1所示。关节的弯曲是由在梁的自由端施加垂直载荷完成。千分表是用来衡量的自由端的转向。3.试样的几何形状按比例缩小的梁柱连接试件由一个61厘米长（24英寸），15.2厘米长的柱单元（6英寸）到10.2厘米（4英寸）的横截面，和一个22.9厘米宽（9英寸）10.2厘米长的梁单元（4到10.2厘米在

8、横截面。）整体尺寸和一个典型的缩小的梁柱连接试件钢筋布置如图2所示。测试试样被特意设计在梁柱的弱界面。本钢筋布置的基本原理是观察玻璃织物要作为一个主要的拉伸加强管理。试验机的尺寸受到试样尺寸的限制。 4.材料的性能混凝土大约有 34474千牛/平方米的抗压强度（5000磅）。主筋在柱单元中是60级（FY= 413683千牛/平方米）（60 ksi）的3号钢筋。梁内的直钉由直径0.43厘米（0.17英寸）的冷轧钢筋制成。对销子的八个样品进行了测试，发现有约565367千牛/平方米（82 ksi的屈服强度和弹性模量）的1.9995e8千牛/平方米的弹性（29000 ksi）。弯曲的箍筋是直径0.4

9、8厘米（3 / 16英寸）。直径0.48厘米的四个样本（3 / 16英寸）进行了测试，发现有约586060千牛/平方米（85 ksi）的屈服强度和1.9995e8千牛/平方米（29000 ksi）的弹性模量。混凝土缸铸造和测试验证了每个样本的混凝土的强度变化是从27579千牛/平方米（4000磅）到35852千牛/平方米（5200磅）。由于这种变化的结果，在进行标准化时，实测载荷乘以： 在这个实验中，芳纶纤维，这是一种类型的纤维，它被选为FRP材料和Shelle化工环氧树脂，并作为胶粘剂。选择芳纶的原因是：（a）纤维织物的抗拉强度比玻璃的大55%；（b）芳纶织物的剪切强度比E玻璃大180%；（

10、c）在一些试验中，发现芳纶织物比玻璃或碳纤维更能够更好的工作；和（D）而芳纶织物的拉伸强度略小于碳纤维织物（约10%），然而碳纤维的成本是两倍以上的芳纶。在程序需要手动暂停时织物的工作能力和环氧树脂的性能是非常重要的因素。一些环氧树脂被考虑在实验中。Lord环氧树脂太厚了，Shelle化工环氧树脂的选择是由于它易于应用。5.试样的制备在这种情况下，FRP将被用来修复现有的结构，它很可能用在梁柱连接一些已经开裂的连接处。即使在新建筑中，结构的自重也可能使梁柱单元的连接处开裂。因此，所有样本开缝使用534千牛（120kip）Tinius Olsen试验机采用芳纶织物之前，负载被逐渐的施加在梁端，直

11、到出现一个垂直裂缝（7.6厘米）（3英寸）。良好的工程设计和结构的实践的混凝土构件的边缘用法倒角或圆角的纤维包裹以防止在纤维的应力集中。所有样本（B-C 1到 B-C 6）梁柱的边缘的削掉一个约0.64厘米（1 / 4英尺）的角。倒角用角磨机在附近包有纤维的地方分别应用清除混凝土材料制作。钢丝刷是用来使表面平整和消除混凝土表面多余的水泥浆即进行粘结的FRP材料。样品预分离过程的最后一步是使用压缩空气来除去表面的水泥粉尘。FRP材料之前的应用，是在混凝土表面浸透薄薄的一层饱和环氧胶粘剂。这个程序会作用在混凝土的任何表面以保证混凝土和FRP之间的连接完好。环氧粘合剂涂到8.9厘米（3.5英寸）的宽

12、条状芳纶织物上，然后将这些条带分别放在混凝土试件上。一旦条的位置，过量的环氧被移动和镀层被用橡皮刮刀压缩。在涂刷过程中织物紧紧的包住梁柱连接的角。重复这个过程，直到达到所需的覆盖厚度。柱和梁分别被3.8厘米宽（1.5英寸）101.6厘米长（40英寸）和3.8厘米宽（1.5英寸）121.9厘米长（48英寸）的芳纶织物带包裹。芳纶带的长度是柱和梁的周长的倍数，分别是50.8厘米（20英寸）和40.6厘米（16英寸），并将几层安装在一起作为一个连续的部分。用于安装包裹的过程是一个类似于覆盖的过程。柱包裹将被第一个安装。柱的边缘和接头和梁单元上的覆盖被拉紧，试图阻止柱和织物或是之间的纤维层的裂缝。当各

13、层梁柱包裹被安装后，柱的包裹才开始安装。这些包裹被放置在没有间隙的柱包裹的边缘与梁包裹接头之间（图3） 图3 对梁柱连接试件的重叠排列一旦FRP织物上的应用已经完成，试样被允许设置为约2小时，使环氧树脂胶粘剂达到初始设定。然后将试样放置在一个环境可以控制的室内三天，以加速环氧的处理。在室内温度设定在大约51.7 C（125 F°）固化后，移动样本，让它冷却，放置在534千牛（120kip）Tinius Olsen试验机来测试。加铺层的各种组合，柱和梁的厚度的调查在表1中列出。 表1 FRP加固梁柱节点的配置6.实验结果试样B-C 1包括八层覆盖，八层柱包，和八层梁包。在应用层的样品进

14、行了测试，发现开裂弯矩强度为0.78千牛/米（6.9kip in）。一旦试样开裂，截面的弯矩承载力就会下降到0.22千牛/米（2kip in）。这些值与梁单元截面的理论强度一致。采用芳纶织物试样的理论开裂瞬间强度为0.77千牛/米（6.8kip in）和开裂强度0.24千牛/平方米（2.1kip in）。读者应该记得，不像标准的混凝土施工，这些试验的钢销钉定位接近于混凝土的受压面，以减少任何弯曲的影响，同时帮助从梁到柱单元传递剪力。应用覆盖层之后，对预制裂纹试样加载。如图4中看到的，试样的初始形状的旋转曲线将被保持， 直到柱的强度达到11.07千牛/米（9.8kip in）。在这一点上，混凝土

15、的拉伸应力超过破裂应力然后裂纹开始扩展。裂纹扩展过程中，一部分的截面弯矩抗力会下降到混凝土中的拉应力对截面的弯矩承载力影响不大的状态。从这个角度出发，FRP覆盖提供了预应力，并且截面弯矩抗力开始增加。 图4。力矩与转角曲线（8覆盖-8柱包-8束包裹） 随着共同旋转的增强，邻近连接件外边缘的覆盖物趋于破损，当弧度达到0.015的时候，截面阻力将会达到1.21KN/M，这就表明：柱和梁的变形不会同步。分离首先会发生在梁的边缘地带，然后渐渐的扩散，变大，变宽。柱子下方的覆盖层也慢慢的从柱子表面脱落。但是在柱子的外围覆盖物不表现破损状态。柱子的弯曲预示着柱子上的覆盖物将会从柱子的表面脱落，当旋转速度达

16、到最大时，柱和梁的连接阻力将会达到1.26KN/M，当共同旋转的速度达到0.38弧度的时候，当共同旋转的速度达到0.06之前，柱截面之间的阻力是持续变化的，当达到最大值的时候，截面之间的连接力将会减小到大约0.09KN/M，所以旋转速度应该保持在0.06到0.08之间。 失效的柱梁连接时开始于一根梁的一个插销的松动，然后迅速扩散到住样品的另一边，一旦保护层遭到破坏，保护层将会沿着梁的顶部有柱子的一端剥落大约8.25cm的距离。在柱子保护层完整的另一边，保护层也没有从柱子的表面脱落，这种情况下，压力是被移除的。 为了阻止保护层的脱落，较弱的柱子保护层 从B单元到C单元将会减少38%，其他的也是一

17、样的。如图5所示，在B-C1和B-C2单元表现也是一样的，这个时候，随着旋转，都会变弯曲。 图5.力矩与转角曲线（8覆盖-11柱包-8束包裹）当旋转速度达到0.06弧度的时候，随着柱子表面贴近梁的表面覆盖层的边缘纤维开始破损，然后柱和梁之间将会裂开0.46cm的距离。经过加大共同旋转速率到0.085弧度的时候，他们练级阻力将会减少到大约1.01KN/m，而且纤维的破坏率将会上升。 当他们的旋转速率达到0.09弧度的时候，75%的外围覆盖物将会破损，与此同时，他们之间的连接力将会减少到0.29KN/m。在这个阶段，某个时刻截面的应力取决于梁单元顶端插销的弹性。一直到梁顶端的插销损坏，然后梁彻底和

18、柱分开以后旋转才停止。 如前所述，该试件的破坏最初是在覆盖在他们弯曲的柱梁的面外边缘逐渐打破几个人。这一观察结果表明，荷载的分配不是均衡的出现在外部保护层的。作为覆盖从柱的弯曲梁,纤维受到的剪切和拉伸力量相结合。随着纤维弯曲交界的柱和梁,拉力叠加放置一个剪切载荷。此外,失效的长度裂纹扩展到几乎柱梁底梁，在顶部的裂缝宽0.68厘米。这个扩展裂纹只有一小区域底部的梁剪力传递。这迫使钢铁销子和玻璃钢叠加协助转移剪切载荷。为了研究增加覆盖厚度的影响，试样B-C 3有12层凯夫拉纤维织物覆盖。十六层的织物进行了柱裹以防止其过早失效。梁的包裹厚度为覆盖层厚度相同（12层）。如图6中看到的，那一刻与旋转曲线

19、的初始斜率稍大于未开裂的标本。硬度增加可以归因于增加的覆盖区域提供的额外的加固。 图6。力矩与转角曲线（12覆盖-16柱包-12束包裹）相比以前的标本在覆盖层厚度增加50%（B-C 1和B-C 2）导致了力矩容量73%的增加。此外，通过增加覆盖的厚度使覆盖的剪切应力降低。简单的力学和失效理论可以证明在覆盖的可以承受更大的拉力断裂之前剪切应力在降低。试样的故障是由至少一个的钢销失效引起的。FRP覆盖继续维持系统支持的结构完整性提供约1.41千牛/米（12.4硖在瞬间阻力。）。突发性故障在覆盖整个宽度发生在关节的旋转达到0.061弧度（3.5°）时梁和柱单元完全分开。附近的梁单元的底部销

20、钉断裂面进行了重新从测试设备的运动的梁单元在考察。一个销钉似乎已经失效的张力而另一桩具有光滑的表面，这是典型的剪切破坏。从这个试验很明显的方法来防止剪切破坏时应考虑钢筋连接采用FRP覆盖。其次，以提供剪切梁柱单元之间传递一个额外的机制，八层凯夫拉纤维织物的粘合连接的试样B-C 4的底侧除八覆盖层，11层和八层的梁柱裹包（图7）。抗剪钢筋为8.9厘米（3.5英寸宽）。沿着梁底部的键长为10.1厘米（4英寸）和沿柱面为15.2厘米（6英寸）。 图7。与其他玻璃钢试样的抗剪钢筋配置如图8中看到的，第一部分的时刻与旋转曲线为标本，有额外的抗剪加固，可以分为三个线性区域。这些地区的边坡与试样B-C 2的

21、曲线类似，区域的第八层和11层的叠加八层梁柱包和包裹没有剪切钢筋。 图8。力矩与转角曲线（8覆盖-11柱包-8束包裹）当旋转速度约0.017弧度和片刻的应力为1.19 kn / m。这是大约相同的时刻作为标本没有剪切钢筋。因为两个标本使用相同的叠加和列包装厚度这将表明,开始脱皮是类似于一个函数的列包装厚度。为了延迟或者组织剥落，把那些已经有八个覆盖层的B-C5柱单元覆盖层的厚度加大，14层柱变形,八层梁扭曲,和八层的剪切强化添加到下面的连接。列包装厚度大约175%的覆盖厚度,图9说明了标本的比较和晶体管晶体管4 5和效应的各种柱变形厚度的时刻与旋转曲线。从这些曲线上半部分,可以看出,增加列的数

22、量会增加包装的抗弯刚度的包装。这导致增加刚度的联合分布到力量叠加更均匀。作为连接接近其最大力矩能力观察发现差距列和梁包装开始形成的边缘梁元素。 图9。力矩与转角曲线（8覆盖-8束包裹）一个旋转0.057弧度（3.3°）的覆盖经历跨梁的宽度的突然失效。在此之前，大多数的覆盖似乎是完整的。一旦力矩容量达到0.56千牛/米（4.8kip in）连接的覆盖将失效，这是因为在梁的底部的销钉拉伸应力依赖性。回顾开裂后，未加固部分有一刻钙能力仅为0.24千牛/米（2.1kip in）。连接的附加力矩的能力（0.56千牛/米和0.24千牛/米）（4.8kip in与2.1kip in）后的拉伸覆盖失

23、效可以归因于在玻璃钢压交流和覆盖应用到连接的底面。的RST钢筋在RO 0.065弧度的发生是紧接着在第二旋转0.067弧度钢筋失效。钢筋的失效是由于组合的十，和剪切应力。FRP抗剪加固的梁单元防止坠落，梁柱连接作为-引脚连接)最终的试样（B-C 6）是类似的-试样B -C 3与12层覆盖，16层和12层的梁柱裹包，与八层芳纶织物的加入，这是连接到连接的底侧为梁、柱单元之间的剪力传递一个额外的机制。如图10中看到的瞬间旋转曲线，与这个标本，一半是在图9所示为B-C 5件非常类似以前的结果。之前和之后的裂纹扩展所对应的曲线的线性部分的斜率的这个标本是大致相同的，B-C 6和B-C 3试样已在连接底

24、部没有额外的FRP。为提高关节的旋转，张力在靠近梁底钢销失效。由于纤维的剪切力对梁的底面起作用，所以连接失效是不完整的。对纤维的薄层在梁底面弯曲强度把悬臂梁元旋转，由于自身重量。如果这个连接是结构框架的一部分，现在梁柱的连接将被销连接。 图10。力矩与转角曲线（12覆盖-16柱包-12束包裹） 在每个样本唯一可见的裂纹发生在连接的梁和柱和元素。覆盖表面允许这裂缝宽度和上面提到的共同旋转成为相当大的厚度,因此,抗弯刚度,该包装是非常重要的。看到这些测试，厚度的列包装应该至少35%大于覆盖厚度来防止失败的包装。此外,如图：4 - 6和8 - 10表明厚度的包装效果的最大旋转光纤故障之前。标本使用8

25、或11层柱包有纤维失败当关节旋转大约是0.08弧度。使用14和16层标本的列包装有光纤故障平均联合旋转约0.06弧度。从表2可以看出，最大弯矩发生在一个旋转约0.035弧度（2°）在所有专业男装。在FRP覆盖或包裹故障的最小关节旋转约0.06弧度（3.4°）。这些较大的变形，证明该系统的灵活性和适当的配置两个脆性材料，如混凝土和FRP材料组合可以创造出系统。7.结论在本实验研究中观察到，外部FRP加固是一种有效的增加梁柱的弯矩连接的方式，它使容量达60%。应特别注意厚度和齿厚覆盖厚度以防止缠绕的失效。实验结果表明，柱包应至少大于35%的覆盖层厚度。FRP加覆盖的梁柱的底部的

26、连接该机构设置剪力传递是吐温的梁柱单元。更多的实证结果在FRP钢筋面积为确保标准允许一个统一的绩效评估的连接需要。这个项目的财政支持已由国家科学基金会，美国部分规定，批准号cms-9753099参考 1 阿尔科塞尔，Jirsa J.强度的钢筋混凝土框架connec - tions康复护套。ACI结构杂志1993；90（3）：249-60。 2 阿尔杜伊M，DI托马索，南尼A.脆性破坏的FRP板与板粘结梁。ACI结构杂志1997；94（4）：363-70。 3 乔杰斯MJ，januszka TF，Mertz博士，汤姆森Jr. TA，雀小WW。剪切加强钢筋混凝土梁外施加复合物。ACI结构杂志199

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