Yapısal takviyelerde tek yönlü karbon fiber levha uygulama aralığı

1. Bükme bileşeni onarımı

Çelik bükülme üyelerinin tamiri genellikle tek yönlü karbon lif levhasını doğrudan gerginlik flanşının altına yapıştırmaktır. Bükülme üyesi gerildiğinde, karbon lif ve gerginlik flanş, kirişin taşıma kapasitesini artırmak için çekme gücünü birlikte taşırlar. Karbon fiber, I şeklinde bölüm çelik kirişler, dikdörtgen bölüm çelik kirişler, çelik levha kirişler ve çelik-beton kompozit kirişler dahil olmak üzere çeşitli çelik kiriş takviyesi biçimleri için uygundur. Testler, karbon fiber takviyesi kullanıldıktan sonra kirişin bükülme taşıma kapasitesinin geliştiğini göstermiştir. İyileşme derecesi, bağlı lif miktarı, lifin elastik modülü, çeliğin elastik modülü ve çeliğin verim gücü gibi faktörlerle ilişkilidir. Karbon lifin gücü yüksek olsa da, elastik modülü çelikle benzerdir. Genel yapı verim yüküne ulaştığında, karbon lif malzemesinin mukavemeti sadece yaklaşık 200 MPa'dır, bu da karbon lifin mevcut mukavemetinden uzaktır ve yüksek mukavemetli avantajı çelik yapıyı güçlendirmede rolünü tamamen oynamamaktadır.

Hasarlı çelik kirişler için, yapıştırma karbon fiber takviyesi ve onarımı sadece kayıp sertliğini, taşıma kapasitesini geri kazanmakla kalmaz ve yorgunluk performansını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda çelik yapıyı koruyabilir ve takviye ve korozyon korumasının çift etkisini de oynayabilir. Tek yönlü karbon lifi yapıştırırken, karbon lifi hasarlı parçanın yüzeyine yapıştırın, böylece yükün bir kısmı yapışkan katmanın aracılığıyla karbon lifine aktarılır, bu da çelik yapının hasarlı parçasının nominal gerilimini azaltabilir. Çatlak büyüme oranını azaltın veya çatlak büyümesini durdurun, böylece yapının hizmet ömrünü uzatın. Çalışmalar, hasar kusurları olan çelik kirişlerin yüksek elastik modülü olan karbon fiber levhalarla güçlendirildikten sonra, sertliğin temelde çelik kirişlerin sertliğinin% 90'ından fazlasına hasar vermeden geri dönebileceğini göstermiştir. Nihai taşıma kapasitesinin artması takviye ve hasar miktarına göre değişir.

2. Gerilim (sıkıştırma) bileşenlerinin tamiri

Yapışkan karbon fiber takviyesi, gerilim (sıkıştırma) altında çelik yapının taşıma kapasitesinin geliştirilmesi üzerinde iyi bir etkiye sahiptir. Karbon fiber takviyeli boş boru sütunları üzerindeki deneysel araştırmalar, kare borunun çevresel yönünde karbon fiber kumaşını yapıştırmanın takviye etkisinin uzunluk yönünden çok daha iyi olduğunu ve nihai taşıma kapasitesinin% 18 arttığını gösteriyor. Uzunluk yönünde karbon fiberle güçlendirildiğinde, arıza formu tek yönlü karbon fiber kumaşının ve çelik yapının soyulma arızasıdır. Halka karbon fiber takviye için kullanıldığında, tek yönlü karbon fiber kumaş ve çelik yapı ve karbon fiber kumaş kırığı arasındaki soyulma gerçekleşmeyecek ve çelik sütun sonunda yerel bükülme arızasından geçecektir. Karbon fiber kumaş takviyeli çelik levhanın tek eksenli çekme testi, tek yönlü karbon fiber kumaşlı örneklerin verim gücünün ve nihai yükünün büyük ölçüde geliştiğini ve verim yükünün artmasının bağlama alanının artmasıyla arttığını göstermektedir. Ayrıca, örneğin arızasını karakterize etmek için karbon fiber kumaş kırıklığının bir sınır durumu eklenir.

3. İç basınç altında çelik boru hattının tamiri

Çelik boru hattı genellikle yüksek sıcaklığa, yüksek basınca ve sert çalışma koşullarına maruz kaldığı ve yanıcı, patlayıcı, toksik, aşıntıcı ve diğer medyalarla dolu olduğu için, boru hattı sızıntıları ve patlamalar korkunç sonuçlar getirecek, bu nedenle boru hattının güvenliğini sağlamak önemli pratik öneme sahiptir. Çelik boru teli sarılmış ve karbon fiberle güçlendirilmiştir. İç basıncın etkisi altında boru duvarı esas olarak halka gerilimini taşır ve çelik boru teli genişler. Radyal deformasyon, dışarıdan yaralanmış karbon lif tarafından sınırlandırılır, böylece karbon lif ve çelik boru hattı birlikte gerilenir, bu da boru duvarının çevresel gerilimini azaltır ve boru hattının iç basınca dayanma yeteneğini geliştirir. Bununla birlikte, bir yönlü karbon lifine belirli bir ön gerilim uygulanırsa, böylece çelik boru hattı iç basıncı taşımadan önce çevresel yönde zaten bir basınç gerilimi oluşturdu ve iç basınç tarafından oluşturulan çevresel çekme gerilimi ile üst üste yerleştirilirse, takviye etkisi daha iyi olacaktır.

4. Çelik yapının yorgunluk onarımı

Yorgunluk başarısızlığının ana özelliği, başarısızlık stresinin statik stres yoğunluğundan daha düşük olmasıdır. Vinç kirişleri ve köprüler gibi mühendislik yapılarının tekrarlanan yükler altında ana arıza modlarından biridir. Anket istatistiklerinin sonuçları, gerçek projelerdeki çelik bileşenlerin genellikle çok sayıda döngü gerektirdiğini ve 50 yılda stres döngülerinin sayısının 10 milyona yakın olduğunu göstermektedir. Bileşen karbon fiberle güçlendirildikten sonra, alternatif yükün etkisi altında, taşıma kapasitesi geliştirilir ve gerilim genişliği azalır, bu da dolaylı olarak bileşenin yorgunluk dayanımını ve yorgunluk ömrünü artırır. Çalışmalar, FRP takviyesinden sonra, yorgunluk hasarlı çelik yapıların kalan yorgunluk ömrünün iki katına çıktığını ve takviye etkisinin çok açık olduğunu göstermiştir. Kaynaklı bileşenler için, karbon fiber kaynak ayağındaki gerilimin bir kısmını taşır ve kaynak ayağındaki çelik gerilim önemli ölçüde azalır, bu da çeliğin kaynak ayağındaki gerilim konsantrasyonu faktörünün azalmasına neden olur ve çelik bileşenin kaynak ayağındaki yorgunluk performansını iyileştirir. Karbon fiber takviyesinden sonra, gerilim döngüleri 500.000 döngüyü aşan çelik yapı örneğinin yorgunluk mukavemeti orijinal kaynaktan çok daha yüksektir ve% 97 garanti oranıyla 2 milyon döngünün yorgunluk mukavemeti 100.BMPa'ya ulaşabilir. Bu nedenle, çelik bileşenlerin yorgunluk performansını iyileştirmek için karbon fiber macun teknolojisinin kullanımı güçlü mühendislik uygulama önemine sahiptir.

5. Ön gerilmiş karbon fiber takviyesi

Sıradan yüzey bağlama yöntemi çelik yapıyı güçlendirmek için kullanılır. Elastiklik modülü çelik modülüne yakın olduğundan, normal kullanım altında karbon lifinin gücü tam olarak kullanılmaz ve takviyelerin normal kullanım sırasında performans gelişimi üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Karbon fiber levhasını önceden gerilttikten sonra ve ardından kireşin gerilim yüzeyine takviye için yapıştırdıktan sonra yukarıdaki sorunlar etkili bir şekilde çözülebilir. Ayrıca, her iki uçta güvenilir demirleme için önceden gerilendirilmiş çizim araçlarının kullanımı, karbon lif levhasının ve çelik kiristinin erken soyulma arızasını göstermesini de önleyebilir. Bu nedenle, önceden gerilmiş karbon fiber takviyesi çelik yapı takviyesinde iyi bir uygulama beklentisine sahiptir. Bununla birlikte, yurt içinde ve yurt dışında çelik yapıları güçlendirmek için önceden gerilmiş karbon fiber levhaların kullanılması konusunda az araştırma ve uygulama var.

Tek yönlü karbon fiber levha ile çelik yapıyı güçlendirmenin etkileyen faktörleri

Genel yapı verim yüküne ulaştığında, karbon lifin elastik modülü yüksek değilse, gerilim karbon lifin mevcut gücünden uzaktır. Sadece çelik verince, tek yönlü karbon lif daha büyük bir yük iletebilir ve yüksek mukavemet özellikleri uygulanamaz. Takviye etkisini elde etmek için büyük miktarda karbon lif gereklidir. Bu nedenle, yapısal sertliği artırmak ve yapısal yorgunluk performansını iyileştirmek için, yüksek elastik modülü olan malzemeler seçilmelidir. Ayrıca, tek yönlü karbon lif levhasının kalınlığı ne kadar büyük olursa, takviye etkisi o kadar iyi olur, ancak arayüz kesme stresi ne kadar büyük olursa, stres konsantrasyonu o kadar ciddi olur.

Yapışkan katmanı çelik yapı ve tek yönlü karbon lif arasında bir yük aktarma ortamı olarak hizmet eder. Yapışkan katmanının performansı ve kalınlığı, takviye etkisi ve karbon lifin kullanım oranı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Takviye etkisi için, yapışkan katmanın kesme modülü ne kadar büyük olursa, yapışkan katmanın kalınlığı o kadar küçük olursa ve takviye etkisi o kadar iyi olursa. Stres konsantrasyonu derecesi için, yapışkan katmanın kalınlığı ne kadar büyük olursa, güçlendirilmiş bileşenin stres konsantrasyonu o kadar ciddi olur. Yapışkan katmanın kesme modülüsü ne kadar büyük olursa, yapışkan katmanın kalınlığı o kadar küçük olur, bu da yapışkan katmanın gum çıkarma aralığını artıracak ve takviye etkisini etkileyecek. Çalışmalar, yapışkan katmanın kalınlığının tercihen 0,05 ile 0,3 mm arasında olduğunu göstermiştir.

Karbon fiber levhanın sonundaki arayüzün kesme gerilimini ve soyma gerilimini azaltmak için,

Bu alandaki yapıştırıcı katmanına ve arayüzüne erken hasar vermek için aşağıdaki önlemler alınabilir:

1. Son soyma stresini azaltmak için karbon fiber levhanın sonunda belli bir miktarda yapıştırıcı aşması oluşur;

2. Karbon fiber plaka kullanırken, plaka ucunu 45 ° eğimli bir şekilde kesin;

3. Karbon fiber kumaş şeritlerini uranyuma sarın veya tek yönlü karbon fiber levhanın son alanını mekanik olarak demirleyin

Tek yönlü karbon fiber levha ile çelik yapıyı güçlendirme teknolojisinin beklentisi

Tek yönlü karbon fiber levha takviyeli çelik yapı, geleneksel takviyeleme yöntemlerinin kusurlarından kaçınmak temelinde orijinal yapının sertliğini ve taşıma kapasitesini artırabilir. Özellikle, yorgunluk hasarlı çelik yapıların yorgunluk ömrünü önemli ölçüde artırabilir ve yorgunluk çatlaklarının büyümesini geciktirebilir. Bu nedenle, tek yönlü karbon fiber levha takviyeli çelik yapı umut verici bir takviye yöntemidir ve pratik mühendislikte yaygın olarak kullanılacaktır.