在Sherbrooke大å¦çš„ç ”ç©¶ä¸ï¼Œæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶çš„æ‹‰ä¼¸å¼ºåº¦æ˜¯è¿™æ¬¡ç ”ç©¶ä¸æ— 机粘结胶的13å€�。å�¦å¤–,å�˜å½¢èƒ½åŠ›æ˜¯65å€�,粘性是1000å€�ã€‚å°½ç®¡æœ‰è¿™äº›åŠ›å¦æ€§èƒ½ä¸Šçš„é‡�è¦�å·®å¼‚ï¼Œæ— æœºç²˜ç»“èƒ¶å’Œæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºçš„æ¢�ä»�然具有相当的承载力æ��é«˜å’Œåˆšåº¦å¢žåŠ ï¼Œå�ªæ˜¯å»¶æ€§è¦�低一些。
  试验æ¥éª¤
  如上é�¢æ��到的,这次试验是模仿M‘Bazaa et al(1996)的试验。在那次试验ä¸ï¼Œä¸€å…±æµ‡æ³¨äº†8æ ¹æ¢�,跨度为3000mmï¼Œå¹¶åœ¨ä¸‰åˆ†ç‚¹è¿›è¡ŒåŠ è½½ã€‚åŸºæœ¬çš„å�˜é‡�是碳纤维的长度ã€�ç«¯éƒ¨é”šå›ºé•¿åº¦å’ŒåŠ å›ºé‡�。æ¢�在å�—拉区表é�¢ç²˜è´´äº†ä¸‰å±‚å�•å�‘的碳纤维片æ��,片æ��宽为166.7mm,长为2900mm(图1ï¼‰ï¼Œè¿™æ ¹æ¢�对这次试验æ�¥è¯´ç‰¹åˆ«é‡�è¦�ï¼Œå› ä¸ºç¢³çº¤ç»´çš„é�¢ç§¯æ˜¯ç›¸å½“的。é�¢ç§¯ä¸º0.826cm2.
  这次浇注的æ¢�与它具有相å�Œçš„长度ã€�宽度ã€�高度(3000×200×300mm)和ä¿�护层厚度,è§�图1.æ¢�分别用2层ã€�3层和5层å�•å�‘碳纤维片æ��åŠ å›ºï¼Œé�¢ç§¯åˆ†åˆ«ä¸º0.285cm2ã€�0.427cm2å’Œ0.711cm2.
  混å‡�土强度通过实验室é…�å�ˆæ¯”控制,组æˆ�原料有ASTM Iæ°´æ³¥ã€�è‡ªç„¶ç ‚ã€�粒径为19mm的碎石骨料和自æ�¥æ°´ã€‚通过直径为150mm的圆柱体进行试验得到抗压强度为47.3MPa.而Sherbrooke大å¦è¯•验ä¸çš„æ··å‡�土抗压强度为44.3MPa.
  Sherbrooke大å¦è¯•验ä¸ï¼Œå�—å¼¯é’¢ç‹æ˜¯2æ ¹No 10M的钢ç‹ï¼Œæ€»é�¢ç§¯ä¸º200mm2,而这次试验ä¸ï¼Œå�—å¼¯é’¢ç‹æ˜¯2æ ¹No 4的钢ç‹ï¼Œæ€»é�¢ç§¯ä¸º258mm2.å�–3æ ¹é’¢ç‹è¯•件进行轴å�‘拉伸试验,平å�‡å±ˆæœ�强度为447MPa,æž�é™�强度为693MPa.Sherbrooke大å¦è¯•验ä¸ç›¸åº”的强度分别为439MPaå’Œ703MPa.
  贴碳纤维之å‰�,先用磨轮将表é�¢çš„æµ®æµ†çš®åŽ»æŽ‰å’Œå°†ç²—ç³™çª�出的骨料磨平。然å�Žï¼Œå¯¹è¡¨é�¢å–·ç ‚å’Œç”¨çƒæ°´æ´—,å�Žæ™¾å¹²ã€‚
  表é�¢ç”¨æ— 机粘结胶找平,并自然干燥直到它具有粘性(大约1å°�时)。å�Œæ—¶ï¼Œç¢³çº¤ç»´ç”¨æ ‘脂浸æ¸�,并自然干燥直到具有粘性。å†�将作为粘结层的粘结胶刷在找平层上,然å�Žï¼Œç«‹å�³å°†æµ¸æ¸�好的碳纤维贴上。碳纤维必须滚压以去掉多余的粘结胶。其余å�„层碳纤维都以å�Œæ ·çš„æ¥éª¤ç²˜è´´ã€‚
  碳纤维粘贴好å�Žï¼Œä¿®è¡¥éƒ¨ä½�å¿…é¡»åŒ…æ‰Žä»¥åŽ»æŽ‰ç©ºæ°”å’Œä½¿æ ‘è„‚å�‡åŒ€é¥±æ»¡ã€‚修补部ä½�先用Teflon薄膜包裹,在用致密织物,然å�Žç”¨å°¼é¾™è–„膜包扎。包裹è¦�密å°�,并用真空泵抽æˆ�大约740mmHg的气压。å�Žï¼Œå°†æ¢�åŠ çƒåˆ°80℃养护24å°�时。
ã€€ã€€æ¯”è¾ƒç ”ç©¶ï¼ˆM‘Bazaa et al 1996)
  M‘Bazaa et al(1996)的试验ä¸ï¼Œæ¢�的表é�¢å¤„ç�†å¤§è‡´ç›¸å�Œã€‚接ç�€ç”¨ä¸€ç§�ä½Žç²˜æ€§çš„äºŒç»„ä»½çŽ¯æ°§æ ‘è„‚æ‰¾å¹³ï¼Œå¹¶åœ¨å®¤æ¸©ä¸‹å…»æŠ¤24å°�时。然å�Žï¼Œå°†ä½œä¸ºç²˜ç»“å±‚çš„äºŒç»„ä»½çŽ¯æ°§æ ‘è„‚åˆ·åœ¨æ‰¾å¹³å±‚ä¸Šï¼Œå†�ç«‹å�³è´´ç¢³çº¤ç»´ç‰‡æ��。然å�Žï¼Œç”¨è¡¬çº¸åŒ…裹ä¿�护,接ç�€æ»šåŽ‹ç¢³çº¤ç»´ç‰‡æ��以使粘结胶浸入碳纤维。然å�Žï¼ŒåŽ»æŽ‰è¡¬çº¸ï¼Œå¹¶ç”¨æ©¡èƒ¶æŠ¹åˆ€å°†é¢�å¤–çš„çŽ¯æ°§æ ‘è„‚æŠ¹è¿›ç¢³çº¤ç»´ç‰‡æ��ä¸ã€‚ç„¶å�Žï¼Œä»¥å�Œæ ·çš„æ¥éª¤ç²˜è´´å…¶ä½™å�„层碳纤维。å�Žï¼Œç½®äºŽå®¤æ¸©å…»æŠ¤ã€‚
  仪器布置
  试验æ¢�是简支æ¢�,跨度为3000 mm.端部支撑为钢轴,钢轴置于混å‡�土墩上,混å‡�土墩固定于实验室å��力地æ�¿ä¸Šã€‚实验时,通过手控液压å�ƒæ–¤é¡¶åŠ è½½ï¼Œå�ƒæ–¤é¡¶åž‚直地安装于æ¢�顶,并固定于实验室å��力æ�¿ä¸Šã€‚è�·è½½é€šè¿‡ä¸€æ ¹ç½®äºŽæ¢�上的钢制分é…�æ¢�ä¸‰åˆ†ç‚¹åŠ è½½ï¼ˆè·�离æ¯�边支座1000mm)。è�·è½½ä»¥æ¯�次2.24KN的方å¼�å…¸åž‹æ–½åŠ ã€‚è�·è½½é€šè¿‡ç½®äºŽå�ƒæ–¤é¡¶å’Œåˆ†é…�æ¢�之间的è�·è½½ä¼ 感器测é‡�。
  4个电å�电阻应å�˜ç‰‡ç½®äºŽè·¨ä¸ã€‚2个12mmæ ‡è·�长度的应å�˜ç‰‡è´´äºŽå�—弯钢ç‹ä¸Šã€‚1个应å�˜ç‰‡è´´äºŽæ¢�的上表é�¢ï¼Œ1个应å�˜ç‰‡è´´äºŽç¢³çº¤ç»´ä¸Šï¼Œæ ‡è·�长度都为50mm.
  将一个机械表(百分表)置于跨ä¸å¹¶å›ºå®šäºŽå®žéªŒå®¤å��力地æ�¿ä¸Šä»¥æµ‹é‡�æŒ åº¦ï¼Œå®ƒå¿…é¡»åž‚ç›´åœ°å®‰è£…åœ¨æ¢�底。æ¯�åŠ ä¸€æ¬¡è�·è½½éƒ½è¯»å�–一个读数。
  结果和讨论
  在å�Žé�¢éƒ¨åˆ†è®¨è®ºçš„主è¦�å†…å®¹æ˜¯ï¼šç ´å��模å¼�ã€�裂ç¼�特å¾�ã€�è�·è½½æŒ 度关系ã€�承载力æ��高和å�˜å½¢ã€‚表2列出了结果的汇总。
  注æ„�到试验ä¸ä½¿ç”¨çš„碳纤维片æ��具有差异这一点很é‡�è¦�ã€‚å¯¹æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»å�šçš„试验,用æ�¥åŠ å›ºç»“æž„æž„ä»¶çš„ç¢³çº¤ç»´ç»�过了完善的å�‘展。碳纤维排列很好,并且有一ç§�特别的衬纸和有机胶料ä¿�护。有机粘结胶也ç»�过特别的处ç�†ï¼Œåœ¨ç²˜ç»“碳纤维时能够达到的效果。这个体系å�‘展了很多年,碳纤维排列很好,并且具有尽å�¯èƒ½é«˜çš„强度和刚度。
ã€€ã€€å¯¹æ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»ï¼Œä½¿ç”¨çš„æ˜¯å•†ä¸šä¸Šæ��供的一般纹路的碳纤维。ä¸�è±¡æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»ä¸çš„碳纤维有一ç§�特别的衬纸ä¿�护,而且,这个体系使用的碳纤维是从生产交å�‰çº¹è·¯çŽ»ç’ƒçº¤ç»´çš„åœ°æ–¹ç”Ÿäº§çš„ã€‚ä¸Žæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶ä½“ç³»ç›¸æ¯”ï¼Œè¿™ç§�生产程åº�å�ªèƒ½æ��ä¾›åŠ£ç‰æŽ’åˆ—çš„ç¢³çº¤ç»´ã€‚å�¦å¤–,在æ“�作时更容易æ�Ÿå��ï¼Œå› ä¸ºå�ªæœ‰è¾ƒå°‘的有机胶料ä¿�护碳纤维。
ã€€ã€€ç ´å��模å¼�和裂ç¼�特å¾�
  Sherbrooke大å¦çš„试验和这次试验ä¸çš„基准æ¢�(设计编å�·åˆ†åˆ«ä¸ºOCå’ŒICï¼‰éƒ½æ˜¯æ ‡å‡†çš„é€‚ç‹æ¢�ç ´å��:钢ç‹å…ˆå±ˆæœ�,然å�Žæ··å‡�土被压碎。ICæ¢�比OCæ¢�有更高的开裂刚度ã€�屈æœ�è�·è½½å’Œæž�é™�è�·è½½ã€‚ä¸¤æ ¹æ¢�çš„è�·è½½â€”æŒ åº¦å…³ç³»è§�图2.
  图2基准æ¢�çš„è�·è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿
  Sherbrooke大å¦è¯•验ä¸çš„åŠ å›ºæ¢�ç¼–å�·ä¸ºOS,这次试验ä¸çš„åŠ å›ºæ¢�ç¼–å�·ä¸ºIS1,IS2,IS3.OSæ¢�是碳纤维片æ��çš„å‰¥ç¦»ç ´å��,而IS1,IS2,IS3æ¢�æ˜¯ç¢³çº¤ç»´çš„ç ´è£‚ç ´å��。这是一个é‡�è¦�çš„ç»“è®ºï¼Œå› ä¸ºè�šå�ˆç‰©æ�¿æ��çš„ç ´è£‚åœ¨æ–‡çŒ®ä¸å‡ 乎没有报é�“,而片æ��çš„åˆ†å±‚ç ´å��å·²ç»�有比较普é��的报é�“了。
  已ç»�有了论述的是:OSæ¢�的裂ç¼�特å¾�是它的裂ç¼�é—´è·�比基准æ¢�çš„è¦�å°�,而且裂ç¼�分两个阶段开展。在阶段出现的是垂直的å�—弯裂ç¼�,而在钢ç‹å±ˆæœ�å�Žçš„第二阶段出现的是斜裂ç¼�;并且斜裂ç¼�延伸ä¸�å�Šæ¢�高的1/6.
  为了作裂ç¼�特å¾�的对比,采用了Ritchie et al(1991ï¼‰çš„ç»“æžœã€‚å› ä¸ºæ¢�的跨度ã€�高度和é…�ç‹é‡�是相å�Œçš„,并且Ritchie et alæ��ä¾›äº†æ›´åŠ è¯¦ç»†çš„æ��述。使用的粘结胶是一ç§�æ©¡èƒ¶ç²˜æ€§çš„çŽ¯æ°§æ ‘è„‚ã€‚å…¸åž‹çš„Ritchie et al(1991)的裂ç¼�特å¾�è§�图3.
ã€€ã€€å¯¹ä¸¤æ ¹åŸºå‡†æ¢�,裂ç¼�特å¾�æ˜¯å…¸åž‹çš„é€‚ç‹æ¢�ç ´å��,è§�图3.基准æ¢�底部Ritchie et al(1991)有21æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(aï¼‰ï¼Œè€Œè¿™æ¬¡ç ”ç©¶çš„ICæ¢�底部有19æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(c)。
ã€€ã€€åŠ å›ºå�Žçš„OSæ¢�底部有52æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(b);而IS3æ¢�底部仅仅有25æ�¡è£‚ç¼�,è§�图3(dï¼‰ã€‚å› æ¤ï¼Œè£‚ç¼�æ•°é‡�çš„å¢žåŠ å¯¹æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»å’Œæ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»åˆ†åˆ«ä¸º148%å’Œ32%.裂ç¼�的这些å�‚æ•°è¡¨æ˜Žï¼Œæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶ä½“ç³»æ¯”æ— æœºç²˜ç»“èƒ¶ä½“ç³»äº§ç”Ÿäº†æ›´å¤šçš„è£‚ç¼�ã€‚ä½œè€…è®¤ä¸ºï¼Œè¿™æ˜¯å› ä¸ºæ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åœ¨è£‚ç¼�çš„ä½�置没有足够的粘性ä¿�æŒ�碳纤维和混å‡�土的粘结,抑制了应力å�‘邻近的混å‡�åœŸä¼ é€’ï¼Œè€Œè¿™ä¸€ç‚¹æ˜¯äº§ç”Ÿæ›´å¤šè£‚ç¼�的必è¦�æ�¡ä»¶ã€‚å�¦å¤–,混å‡�土ä¸çš„裂ç¼�贯穿了碳纤维è�šå�ˆç‰©ï¼Œè¿™å�ˆä¿ƒä½¿åº”力å�‘ç¢³çº¤ç»´ä¼ é€’ã€‚ç›¸æ¯”è€Œè¨€ï¼Œç²˜æ€§çš„æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶èƒ½ä¿�æŒ�碳纤维和混å‡�土在æ¯�æ�¡è£‚ç¼�附近的粘结,致使应力å�‘邻近的混å‡�åœŸä¼ é€’ï¼Œè¿™æ ·å°±äº§ç”Ÿäº†æ›´å¤šçš„è£‚ç¼�。
  图3���载时裂�的比较:
  (a)有机粘结胶基准æ¢�(Ritchie et al 1991);(bï¼‰æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºæ¢�(Ritchie et al 1991);
  (cï¼‰æ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŸºå‡†æ¢�(IC);(dï¼‰æ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºæ¢�(IS3)。
  延性和è�·è½½â€”æŒ åº¦å…³ç³»
ã€€ã€€æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºæ¢�çš„è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿è§�图4.æ£å¦‚æ‰€æ–™ï¼Œå¢žåŠ ç¢³çº¤ç»´é�¢ç§¯å¯¼è‡´äº†å¼€è£‚刚度ã€�屈æœ�刚度和æž�é™�è�·è½½çš„æ��高。为了和以å‰�ç ”ç©¶çš„è�·è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿ä½œæ¯”è¾ƒï¼Œå¹¶è€ƒè™‘åˆ°åŸºå‡†æ¢�的差异,将è�·è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿ä½œæ ‡å‡†åŒ–ã€‚æ ‡å‡†åŒ–å�³æ˜¯å°†ICã€�IS1ã€�IS2ã€�IS3æ¢�çš„è�·è½½ä¹˜ä»¥ä¸€ä¸ªç³»æ•°ï¼š
  OC�的屈��载/ IC�的屈��载
  大é‡�çš„æŒ åº¦ç‚¹è¿›è¡Œäº†è°ƒæ•´ä»¥ä¿�è¯�曲线的连ç»ã€‚所有æ¢�çš„æ ‡å‡†åŒ–è�·è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿è§�图5.从图5ä¸å�¯ä»¥çœ‹å‡ºï¼Œæ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºçš„æ¢�å’Œæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºçš„æ¢�çš„è�·è½½â€”æŒ åº¦æ›²çº¿çš„ç‰¹å¾�相似。用大致相å�Œçš„碳纤维é�¢ç§¯åŠ å›ºçš„IS3æ¢�å’ŒOSæ¢�具有相当的强度ã€�刚度和延性。
  图4æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºæ¢�çš„è�·è½½æŒ 度曲线图5所有æ¢�çš„æ ‡å‡†åŒ–è�·è½½æŒ 度曲线
ã€€ã€€å¯¹æœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»å’Œæ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»ï¼ŒåŠ å›ºæ¢�与基准æ¢�相比,延性都有é™�低。对å‰�è€…ï¼ŒæŒ åº¦å»¶æ€§ä»Ž8.25å‡�到2.30;对å�Žè€…ï¼ŒæŒ åº¦å»¶æ€§ä»Ž8.55å‡�到1.55å’Œ1.81之间。比较用相å�Œç¢³çº¤ç»´é�¢ç§¯åŠ å›ºçš„IS3æ¢�å’ŒOSæ¢�,IS3æ¢�的延性仅有OSæ¢�çš„75%.
  承载力�高的比较
  承载力的æ��é«˜é€šè¿‡åŠ å›ºæ¢�和基准æ¢�弯矩的差值æ�¥é‡�化。为了考虑碳纤维用é‡�的差异,用å�•ä½�碳纤维é�¢ç§¯ä¸Šå¼¯çŸ©çš„å¢žåŠ æ�¥è®¡ç®—,如下方程:
  å�•ä½�碳纤维é�¢ç§¯ä¸Šå¼¯çŸ©çš„å¢žåŠ =â–³M / Acar(1)
  其ä¸â–³M表示相对基准æ¢�å¼¯çŸ©çš„å¢žåŠ ï¼ˆKN-m);Acar表示碳纤维的é�¢ç§¯ï¼ˆm2)。
  承载力�高的比较�表3.对这些结果进行仔细观察得到下�的结论:
  læ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»å’Œæœ‰æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»æ��ä¾›äº†ç›¸å½“çš„åŠ å›ºæ•ˆæžœã€‚å�•ä½�碳纤维é�¢ç§¯ä¸Šå¼¯çŸ©çš„å¢žåŠ ï¼ŒIS2æ¢�å’ŒOSæ¢�é�žå¸¸æŽ¥è¿‘,IS3æ¢�比OSæ¢�高,而IS1æ¢�比OSæ¢�低。
  læ— æœºç²˜ç»“èƒ¶åŠ å›ºä½“ç³»ï¼Œå�•ä½�碳纤维é�¢ç§¯ä¸Šå¼¯çŸ©çš„å¢žåŠ éš�ç�€ç¢³çº¤ç»´é�¢ç§¯çš„å¢žåŠ è€Œå¢žåŠ ï¼Œè¿™æ„�味ç�€ä½¿ç”¨æ›´åŽšçš„ç¢³çº¤ç»´æ�¿å°†è¾¾åˆ°æ›´ä½³çš„åŠ å›ºæ•ˆçŽ‡ã€‚åœ¨ä»¥å‰�,这ç§�è¶‹åŠ¿è¿˜æ²¡æœ‰è¢«è§‚å¯Ÿåˆ°ï¼Œè¿™ä¸€å®šç¨‹åº¦ä¸Šæ˜¯å› ä¸ºåŠ å›ºé�¢ç§¯å¼•èµ·çš„æ•ˆçŽ‡é—®é¢˜è¿˜æ²¡æœ‰è¢«ç³»ç»Ÿçš„ç ”ç©¶ã€‚
æ�¥æº�:考试大-建ç‘工程类考试
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