Özet

Dış çevrenin ve iç malzemelerin etkisi nedeniyle beton köprüler zamanla bozulacaktır. Bozulmuş yapının orijinal fonksiyonunu korumak ve ömrünü uzatmak için zamanında onarılması gerekir. Bazen, kötü tasarım veya yanlış inşaat nedeniyle, çeşitli çevresel değişikliklere ve yük artışlarına uyum sağlamak için güçlendirilmelidir, bu nedenle çeşitli köprü takviye teknolojisi vardır.

Şu anda, köprüleri güçlendirmek için karbon fiber güçlendirilmiş polimer (CFRP) kompozit kullanmak çok yaygındır, özellikle yapı koroziv bir ortamda olduğunda, köprüleri güçlendirmek için bu tür kompozit malzemeyi kullanmak daha uygundur. CFRP'nin köprüleri güçlendirmesi için iki yöntem vardır: biri karbon kumaşını doğrudan betonun çekme yüzeyine yapıştırmaktır; diğerine, ilk önce beton koruyucu katmanında bir yuva açan, epoksi reçine dolduran ve ardından karbon plakası veya karbon çubuğu içeren gömülme yöntemi denir. Bu iki yöntem, betonla birbirine bağlanır. Karbon kumaş (laminat), yapıştırıcı açılması nedeniyle erken hasar vermek için tam bir aralıkta betona sıkıca yapışmalıdır.

Son yıllarda, taşıma kapasitesini en üst düzeye çıkarabilen ve hizmet performansını iyileştirebilen köprüleri güçlendirmek için önceden gerilmiş FRP laminat kullanılmıştır.

Şekil 1, güçlendirilmemiş kirişlerin, FRP güçlendirilmiş kirişlerin ve önceden gerilenmiş güçlendirilmiş kirişlerin yük sapma eğrilerini gösterir. Diagramdan FRP ile güçlendirilmiş kirişlerin nihai taşıma kapasitesinin büyük ölçüde iyileştirildiği görülebilir, ancak esneklikleri FRP olmadan güçlendirilmiş kirişlerden, özellikle de önceden gerilmiş FRP ile güçlendirilmiş kirişlerden daha düşüktür.

Eşkenliğin azalması ciddi bir göz önüne alınmaya değer, çünkü uyarı olmadan kırılgan bir arıza neden olabilir. Bu nedenle, beton yapıları güçlendirmek için FRP kullanırken kazançları ve kayıpları tartmalıyız. Ne yazık ki, çoğu meslektaş sadece taşıma kapasitesini geliştirmeye odaklanır.

Son yıllarda mühendisler böyle bir soruna dikkat etmeye başladılar: taşıma kapasitesini geliştirirken yapının esnekliğini nasıl geliştireceğiniz. FRP'nin beton yüzeyine hiç bağlanmadığı, ancak mekanik olarak demirlendiği önerilmiştir. Diğerleri sadece iki ucu yapıştırmak için bir yöntem önerdi, orta değil. Bu makalede yalnızca bölümün bir kısmının bağlanması önerilir ve test ve analiz bu yöntemin güçlendirilmiş üyesin esnekliğini geliştirdiğini gösterir.

Tam uzunluk bağlı takviyelerin esneme özellikleri

Karbon kumaşını beton yüzeyine yapıştırmanın en yaygın kullanılan yöntemidir. Geleneksel deformasyon uyumluluğu yöntemi ile analiz edilen tam bir kompozit bölüm oluşturabilecek iki çeşit malzeme yapabilir. Bölüm analizi süreci Şekil 2'de gösterilmiştir.

Güç dengesi ilkesine göre, gerekli FRP alanı A, F B elde edilebilir. Bu anda, bölüm yok edildiğinde, FRP kırılacak ve beton aynı anda ezilecektir. FRP miktarı çok yüksekse, beton önce kırılgan arıza olarak kırılacaktır. Yukarıdaki analizde, orijinal çelik çubuğun bölüm yok edildiğinde bozulduğu varsayılır. Bu en yaygın durumdur çünkü beton Liang Daduo düşük bir çubuk tasarımıdır.

Kısmen uzunluk macununun esneme özellikleri

Kısmen uzunluk yapıştırma, belli bir uzunluğun FRP'sinin bilinçli yapıştırmasıdır, diğer kısmı beton yüzeyle yapıştırılmaz. Örneğin, basitçe desteklenen kirişler orta aralıkta yapıştırılamaz ve yalnızca desteklerin uçlarının yakınında yapıştırılamaz. Macunun uzunluğu FRP'nin gerilim gereksinimlerini karşılamalıdır.

Aşırı bir durum tamamen bağlantısız, sadece FRP'nin uçlarında mekanik yollarla demirlenir.

Şekil 3, stres dağılımı ve gerginlik desenlerini üç koşul altında gösterir: tam bağlantı, kısmen bağlantı ve bağlantısız. Şekil, aralıkta konsantre yüklere maruz kalmış basitçe desteklenen kirişler olduğu varsayılır. Şekil 3A, kısmen bağlı (ve tamamen bağlanmamış) çelik çubuklardaki FRP çekme geriliminin tam bağlı FRP çubuklarındaki geriliminden daha düşük olduğu önceden verim aşamasını gösterir. Şekil 3b, takviye sonrası verim aşamasıdır. Çelik çubuğun gerilimi verime ulaştı ve gerilim artmadı. Yük devam ederse, FRP gerilimi FRP geriliminin tam macunun gerilimine eşit olana kadar artacaktır.

Güçlendirilmiş bileşenlerin esnekliğinin geliştirilmesi

Kısmen bağlanmanın takviye yönteminde, bir bölüm betondan ayırılır ve orijinal yapıyla kompozit bölüm oluşmaz ve deformasyon uyumluluğu koşulu yoktur. Deformasyon koordinasyonunu elde etmek için, FRP'nin bağlanmamış bölümü, uzunluk aynı yükseklikte beton uzunluğa eşit olana kadar önce uzatılmalıdır. Yani, FRP'nin gerginliği aynı yükseklikte betonun ortalama gerginliğine eşittir, bu da deformasyon enerjisini artırır ve yapının esnekliğini geliştirir.

Sonuç

 (1) Yapının analizi ve hesaplanması, güçlendirilmiş üyesin esnekliğinin kısmen bağlama yöntemiyle geliştiğini, yapının taşıma kapasitesinin arttığını göstermektedir.

 (2) Test sonuçları, kısmen bağlanma ile güçlendirilen kirişlerin bükülme esnekliğinin açıkça iyileştirildiğini göstermektedir, ancak yapışkanın erken açılması fenomeninden kaçınılmalıdır.

 (3) tam macun güçlendirme yöntemi yapıların esnekliğini azaltır ve yapıların kırılgan bozulmasına neden olabilir.