現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:碳纖維棒應用於RC梁構件之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The Study of Application on Reinforced Concrete Beam Structures With Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) Rebar [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:張永毅
英文姓名:Yung-Yi Chang
研究生學號:93428015
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2006-07-24
論文頁數:125
指導教授中文名:林至聰;李有豐
口試委員中文名:鄭蔚民
中文關鍵詞:CFRP Rebar碳纖維RC梁鋼筋混凝土
英文關鍵詞:CFRP RebarCarbon FiberReinforced Concrete Beam
論文中文摘要:台灣屬於海島型氣候,溼度偏高加上四周環海,沿海區域海風中帶有鹽份,加速混凝土中的鋼筋易於腐蝕,使鋼筋很快生鏽最終導致鋼筋混凝土結構的破壞。解決由鋼筋腐蝕所引起的混凝土結構之耐久性問題,一個有效的方法是利用碳纖維高分子複合材料棒(Carbon Fiber Reinforced Plastics Rebar,簡稱CFRP棒)代替鋼筋。因為碳纖維具有優良的防腐性能,而且具有強度高、材質輕、抗電磁性、與耐疲勞好等特性。
探究目前國內碳纖維研究多著重於貼片補強柱的圍束與剪力補強,及梁彎矩補強、剪力補強等方面,在其使用CFRP棒應用於RC梁構件方面的研究卻是相當缺乏。本文嘗試研究將碳纖維棒替代現有鋼筋並實際應用於縮小尺寸之RC梁構件試驗中,其主要目的在探討三種不同混凝土強度(240 kgf/cm2、320 kgf/cm2、369 kgf/cm2)與不同配筋方式下製作原型RC梁與CFRP梁,觀察其承載行為及可行性,探討各種破壞型式來了解碳纖維棒與混凝土結合後的複合構件行為模式,在以修正規範值來驗証實驗結果值。
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
1.4 文獻回顧 3
1.5 內容架構 5
第二章 CFRP材料介紹及其理論應用 6
2.1 CFRP沿革 6
2.1.1 何謂FRP 6
2.1.2 種類 7
2.1.2.1 碳纖維 8
2.1.2.2 玻璃纖維 8
2.1.2.3 克維拉纖維 8
2.2 CFRP發明與歷史 9
2.3 CFRP材料組成介紹 10
2.3.1 纖維材料 11
2.3.2 基材 12
2.3.3 界面 13
2.4 CFRP、GFRP 及AFRP 與鋼材之比較 13
2.5 CFRP棒製程 15
2.5.1拉擠成型加工 15
2.5.2 FRP 成品之外型 18
2.6 FRP於結構新建發展 19
2.7 FRP棒梁理論分析 22
2.7.1 基本假設 22
2.7.2 鋼筋混凝土與CFRP材料應力-應變關係 23
2.7.3 撓曲破壞模式 25
2.7.3.1 不同破壞模式之應力應變關係 26
2.7.3.2 撓曲強度計算 28
2.7.4 計算流程 29
第三章 試驗規劃 32
3.1試體規劃 32
3.1.1 試體梁 32
3.1.1.1 試體梁編號 33
3.2 試驗材料 34
3.2.1 混凝土材料 34
3.2.1.1 混凝土配比設計 34
3.2.2 鋼筋材料 38
3.2.3 CFRP 碳纖維棒材料 40
3.2.4 CFRP貼片補強材料 42
3.3試體梁製作 43
3.3.1 A組梁製作 43
3.3.2 B組梁製作 47
3.3.3 CFRP貼片補強施工 57
3.4 試驗設備 60
3.5 試驗方法 63
第四章 試驗結果與分析 64
4.1 試體破壞行為 64
4.1.1 A組試體破壞情形 64
4.1.2 B組試體破壞情形 82
4.2 試驗結果討論 90
4.2.1 極限載重強度 90
4.2.1.1 相同配筋型式不同混凝土強度下極限強度之比較 90
4.2.1.2 相同混凝土強度不同配筋型式下極限強度之比較 93
4.2.2 CFRP梁與RC梁之變形量比較 96
4.2.3 破壞模式分析 98
4.3 CFRP梁驗証 102
第五章 結論與建議 107
5.1 結論 107
5.2 建議 108
參考文獻 109
附錄
A-載重位移圖 112
論文參考文獻:[1] Abdalla, H. A. (2002). “Evaluation of deflection in concrete members reinforced with fibre reinforced polymer (FRP) bars,” Composite Structures, Vol. 56, No. 1, pp. 63-71.
[2] ACI Committee 440.1R-03, ”Guide for Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars”.
[3] Arockiasamy, M., Chidambaram, S., Amer, A. and Shahawy, M. (2000). “Time-dependent deformations of concrete beams reinforced with CFRP bars,” Composites Part B:Engineering, Vol. 31, No. 6-7, pp. 577-592.
[4] Benmokrane, B., Chaallal, O. and Masmoudi, R. (1996). “Flexural Response of Concrete Beams Reinforced with FRP Reinforcing Bars,” ACI Structural Journal, Vol. 93, No. 1, pp.46-55.
[5] Dolan, C. W. (1990). “Developments in Non-Metallic Prestressing Tendon,” Journal of the Prestressed Concrete Institute, Vol. 35, No. 5.
[6] El-Hacha, R. and Rizkalla, S. H. (2004). “Near-surface-mounted fiber-reinforced polymer reinforcements for flexural strengthening of concrete structures,” ACI Structural Journal, Vol. 101, No. 5, pp. 717-726.
[7] Hiroshi Fukuyama, (1999). “FRP Composites in japan,” Concrete International, American Concrete Institute, pp. 29-32.
[8] Hognestad, E., (1951). “A Study of Combined Bending and Axial Load in Reinforced Concrete Members,” University of Illinois Engineering Experimental Station, Bullectin Series, No. 399, pp. 128.
[9] Jinping, O., Bo,W., Xinyue, Z., Zheng, H. and Minzhong, Q. (2003). ”Experimental study on self-sensing properties of CFRP bars for concrete structures,” Fuhe Cailiao Xuebao/Acta Materiae Compositae Sinica, Vol. 20, No. 6, pp. 47-51
[10] Jinping, O., Bo, W., Xinyue, Z., Zheng, H. and Minzhong, Q. (2004). “Load-deflection response of concrete beams reinforced with FRP bars,” Advances in Structural Engineering, Vol. 7, No. 5, pp. 427-436
[11] Konsta-Gdoutos, M. and Karayiannis, C. (1998). “Flexural behaviour of concrete beams reinforced with FRP bars,” Advanced Composites Letters, Vol. 7, No. 5, pp.133-137.
[12] Maji, A., Orozco, A. and Acree, R. (2001). “Fracture analysis of FRP reinforced concrete beams,” Journal of Engineering Mechanics, Vol. 127, No. 6, pp. 620-624.
[13] Nanni, A. (1993). “Flexural behavior and design of RC members using FRP reinforcement,” Journal of Structural Engineering, Vol. 119, No. 11, pp. 3344-3359.
[14] Nanni, A. (1993). “Fiber-Reinforced-Plastic (FRP) reinforcement for Concrete Structure: Properties and Applications,” Developments in Civil Engineering, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, Vol. 42, pp. 45.
[15] Orozco, A. L. and Maji, A. K. (2004). “Energy Release in Fiber-Reinforced Plastic Reinforced Concrete Beams,” Journal of Composites for Construction, Vol. 8, No. 1, pp. 52-58.
[16] Sen, R., Issa, M. and Mariscal, D. (1992). “Feasibility of Fiberglass Pretensioned Piles in a Marine Environment,” RESEARCH Report.
[17] Wegian, F. M. and Abdalla, H. A. (2005). ”Shear capacity of concrete beams reinforced with fiber reinforced polymers,” Composite Structures, Vol. 71, No. 1, pp. 130-138.
[18] 王正雄(2002),材料試驗,大中國圖書公司。
[19] 李有豐,朱國棟(2000),「纖維強化高分子複合材料之材料測試標準與施工驗收準則之研擬」,結構工程,第十五卷,第三期,第73-99頁。
[20] 李有豐、彭添富、張寬勇(2000),「碳纖維強化高分子複合材料(CFRP)貼片補強RC結構物之研究」,內政部營建署。
[21] 林至聰(1999),碳纖維貼片補強鋼筋混凝土構件之研究,博士論文,國立中央大學土木工程研究所,中壢。
[22] 林延宗(2002),碳纖維貼片補強混凝土構件之耐久性能測試研究,碩士論文,私立朝陽科技大學營建工程研究所,台中。
[23] 林瀚洋(2004),纖維加強複材竹節棒之纏繞製作與握裹試驗,碩士論文,私立逢甲大學土木及水利工程研究所,台中。
[24] 金財興公司內部技術資料。
[25] 施邦築、李有豐、朱國棟(1998),「RC結構補強之材料及工法」,工業材料,第142期,第109~118頁。
[26] 徐耀賜(1996),公路橋樑之養護與維修,國彰出版社,第1-10~12頁。
[27] 徐耀賜(2001),「以複合材料碳纖維貼片補強鋼筋混凝土樑彎矩之設計原理」,土木工程技術,第五卷,第一期,第17-48 頁。
[28] 徐耀賜(2001),「複合材料(FRP)―混凝土橋樑結構補強加固之利器」,土木技術,第四卷,第三期,第135-154頁。
[29] 翁慶隆、柯正忠、沈賢、廖桂宜、莊毓蕙(1998),「復材補強應用於橋樑補之研究」,委託單位:行政院公共工程委員會,執行單位:中山科學研究院航空研究所,研究報告048。
[30] 馬振基(1995),高分子複合材料,正中書局,第4-6、23-24、131-133、171-174頁。
[31] 梁勝彥(2004),碳纖維拉力筋應用於混凝土梁構件,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程所,台北。
[32] 許明發、郭明雄(2004),複合材料,高立圖書有限公司。
[33] 陳昕弢(2001),溫度對複合材料補強介面裂縫之影響,碩士論文,國立中興大學土木工程研究所,台中。
[34] 楊百役(1996),補強鋼筋混凝土樑之有限元素應力分析,碩士論文,國立台灣大學造船工程研究所,台北。
[35] 歐來福(2003),碳纖維拉力及補強混凝土構件之研究,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災技術研究所,台北。
論文全文使用權限:同意授權於2006-08-22起公開