Интерфейсная накладка из стали

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 22375 (2022) Цитировать эту статью

564 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Под действием ползучести композитных стальных и бетонных балок, армированных листом полимера, армированного углеродным волокном (углепластик), лицевая сторона листа углепластика, стальная балка и балка бетонной плиты вызывают относительное скольжение. Это скольжение влияет на взаимодействие поверхностей, снижает несущую способность и жесткость элементов, увеличивает деформацию. В данной статье упругие и энергетические методы используются для анализа сил взаимодействия между стальными балками и бетонными плитами, армированными углепластиковыми листами, под действием ползучести бетона. Установлены формулы расчета межфазного скольжения, осевой силы и добавочной деформации. Проанализировано влияние конструктивных параметров на механические свойства интерфейса. Результаты показывают, что прирост скольжения на границе раздела, осевой силы и деформации равен нулю на 28-й день. С возрастом приращение скольжения на границе раздела, осевой силы и деформации постепенно увеличивается, причем в первые 100 дней это увеличение является значительным; в основном он остается неизменным на интервале времени от 100 до 1028 дней. При увеличении нагрузки на 5 Н/мм (5 кН) приращение скольжения увеличивается примерно на 0,004 мм, 0,002 мм и 0,002 мм. Приращения осевой силы составляют примерно 19,4 кН, 15,9 кН и 16,1 кН. Приращения деформации увеличиваются примерно на 1,7 мм, 1,1 мм и 0,6 мм.

Стальные конструкции широко используются в промышленных и гражданских зданиях, а также в мостостроении благодаря удобству конструкции и высокой практичности1,2. Из-за влияния различных факторов, таких как использование и окружающая среда, в стальной конструкции возникают различные дефекты и повреждения3,4, особенно когда стальная конструкция перегружена. Другими словами, эксплуатационная нагрузка сооружения намного превышает допустимую эксплуатационную нагрузку сооружения5; такая ситуация ускоряет старение конструкции и сокращает срок ее службы, особенно когда сама конструкция имеет незначительные повреждения, вызванные строительством. Перегрузка увеличивает повреждение структуры, а микроскопические дефекты постепенно расширяются и сближаются, что приводит к ухудшению макроскопических механических свойств материала; это даже приводит к инженерным авариям. Поэтому изучение способов усиления и ремонта стальных конструкций всегда было важным направлением гражданского строительства. Данные показывают, что проекты реконструкции могут сэкономить примерно 40% инвестиций и сократить период строительства примерно на 50% по сравнению с новым строительством6,7. Поиск экономически эффективных технологий усиления и ремонта стальных конструкций — это не только техническая проблема, которую необходимо решить, но и социальная проблема, связанная с устойчивым развитием.

Традиционные методы усиления стальных конструкций включают увеличение количества секций стальных элементов, добавление дополнительных стержней и опор, а также предварительное напряжение армирования. Среди них увеличение количества секций стального элемента включает соединение новых и исходных стальных элементов сваркой, клепкой, болтовым соединением или склеиванием стальных пластин8,9. Конструкция меняется с плоскости на пространство10,11, и предварительно напряженная арматура устанавливается на предварительно напряженные стержни в соответствующих частях стальной конструкции, чтобы создать напряжение, противоположное нагрузке в конструкции12,13,14. В определенной степени эти методы увеличивают размер поперечного сечения компонентов, увеличивая вес компонентов и изменяя жесткость. Это приводит к перераспределению внутренних сил конструкции, неудобной транспортировке и монтажу, усложнению конструкции и высоким затратам на обслуживание. В последние годы использование листов армированного волокном полимера (FRP) для армирования стальных балок стало новым методом армирования в стране и за рубежом. Этот метод армирования включает в себя наклеивание или крепление листов FRP на стальные балки. Высокая прочность материала FRP используется для улучшения несущей способности и жесткости балки для достижения эффекта армирования.