1 وضع الفشل

فشل التقشير هو وضع فشل هش خطير ناتج عن فشل الرابطة بين CFRP والخرسانة. عندما يتم استخدام CFRP لتعزيز أنفاق الطرق السريعة ، فإن الضغط الرئيسي في بعض أجزاء النفق سيتجاوز قوة الشد (القص) للخرسانة وفشل التقشير قبل استنفاد قدرة تحمل القسم. وفقًا للبيانات التجريبية لأعضاء الانحناء المعزز من CFRP ، يمكن التنبؤ بأن توزيع إجهاد القص البيني لنهاية CFRP في نطاق طول معين غير موحد ، وتقل القيمة القصوى لنهاية CFRP مع زيادة المسافة من نهاية CFRP. ستظهر الشقوق المائلة للثني والقص في وقت مبكر في نهاية ألياف الكربون ، بحيث يبدأ التجريد من النهاية ، ويؤدي في النهاية إلى فشل تقوية الانحناء. في القسم الأوسط ، تؤدي الشقوق العمودية في منطقة الشد للبطانة إلى إجهاد القص البيني بين ألياف الكربون والخرسانة عند قاعدة الكراك ، مما يؤدي إلى تجريد ورقة ألياف الكربون. يحدث التقشير في نهاية ألياف الكربون وقاعدة الشقوق العمودية في منتصف النطاق. وفقًا لموقع فشل التقشير ، يمكن تقسيم أوضاع الفشل تقريبًا إلى فئتين:

(1) شكل فشل السندات من ورقة ألياف الكربون.

(2) شكل فشل السندات في الجزء الأوسط من ورقة ألياف الكربون.

2 تجريد تحليل الإجهاد

2.1 حالة التوتر

2.1.1 إجهاد الترابط

عندما يتم ربط لوح ألياف الكربون بسطح الخرسانة بشكل موثوق وفقًا لأنظمة البناء ، فإن المرسى والسندات بين ورقة ألياف الكربون والخرسانة تشبه إلى حد كبير ما بين قضيب الفولاذ والخرسانة. يختلف ضغط الرابطة بين CFRP والخرسانة على طول اتجاه طول الحزمة ، والذي يرتبط بشكل أساسي بتأثير الحمل ، ومنطقة مرسى الرابطة ، وخصائص المواد وعوامل أخرى. قبل الشقوق الخرسانية ، تعمل الخرسانة وألياف الكربون معًا. وفقا لحالة التوازن من قطعة من ورقة ألياف الكربون ، الإجهاد السندات ر_جF

يتغير الشكل المحلي للإجهاد الرابطة بعد حدوث تشققات في الخرسانة ، ويحدث فصل صغير فجأة عند نقطة على واجهة الرابطة بين ألياف الكربون والخرسانة. لم يعد الكراك الخرساني يتحمل قوة الشد ، ولكن قوة الشد لألياف الكربون تزداد فجأة. مع زيادة المسافة على طول التشقق إلى كلا الجانبين ، يتراكم ويزداد الحمل الخرساني تحت تأثير الإجهاد المترابط تدريجيًا. ومع ذلك ، فإن حمولة CFRP تنخفض تدريجيًا إلى مستوى كليهما قبل تشقق الخرسانة ، وتراكم الإجهاد في طول معين يجعل إجهاد الشد للخرسانة يصل إلى قوة الشد ، وتحدث تشققات جديدة. عرض الكراك لأعضاء الضغط غريب الأطوار المعزز بواسطة CFRP أصغر من أعضاء الخرسانة العادية بسبب تشوه الخرسانة المحصورة بواسطة CFRP عموديًا وأفقيا. يظهر توزيع إجهاد الرابطة المحلية في الشكل 2. يحدث التقشير عندما يتجاوز إجهاد الرابطة أو المتوسط قوة الرابطة أو قوة الشد (القص) بين CFRP والخرسانة.

2.1.2 تقشير الإجهاد

بعد حدوث تشققات خرسانية ، ستنتج الخرسانة على جانبي الكراك دوران وإزاحة عمودية نسبية تحت تأثير تشوه البطانة والانكماش غير المتكافئ وعوامل أخرى. من أجل الحفاظ على استمراريتها ، يجب أن تتحمل ورقة ألياف الكربون الإجهاد _ عمودي على الطائرة من ورقة ألياف الكربون على جانبي الكراك. تكون الضغوطات متوازنة محليًا عندما لا يتم تجريد ورقة ألياف الكربون والخرسانة على طول الاتجاه الطولي لورقة ألياف الكربون. انظر الشكل 3. يمكن أن يسمى إجهاد التقشير بين ورقة ألياف الكربون والخرسانة. إجهاد التقشير له تأثير مهم للغاية على تقشير CFRP. ترتبط قيمة إجهاد التقشير بالعديد من العوامل. إجهاد التقشير في نهاية CFRP ، وينبغي النظر في الحمل غير المواتي والكسر الرئيسي.

2.1.3 إجهاد القص

إجهاد القص والإجهاد التقشير هما ضغطتان مختلفتان على قماش ألياف الكربون. يتم إنتاج إجهاد القص بواسطة الحمل الخارجي ، في حين أن إجهاد التقشير ناتج عن الخلع النسبي الناجم عن الشقوق ، ولكنه يلعب نفس الدور في التقشير. يحدث التقشير عندما يتم فرض إجهاد القص والإجهاد التقشير عند الكراك خارج قوة الرابطة بين CFRP والخرسانة أو قوة الشد الفعلية للخرسانة.

3. العوامل التي تؤثر على فشل التقشير

(1) قوة الخرسانة. قوة الخرسانة هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على فشل التقشير. كلما انخفضت قوة الخرسانة ، كان من الأسهل تقشيرها. حتى إذا كانت قوة الخرسانة أعلى ، فإن الجزء الضحل من سطحها لا يمكنه الوصول إلى قوة الاختبار بسبب تأثير القوالب عند الصب ، مما يسبب تقشير العديد من المكونات. بالنسبة لأعضاء الخرسانة المبطنة الحالية ، بسبب الكربنة ، والشيخوخة ، والتآكل الفولاذي وأسباب أخرى ، فإن سطح الجزء الضحل من الخرسانة له شقوق طولية وعرضية ، وقوة منخفضة ، وأكثر عرضة للتقشير.

(2) طول مرسى وطريقة مرسى. كلما كان طول التثبيت أقصر ، كلما زاد ضغط الروابط المحلية ، وكلما كان فشل التقشير أسهل. عندما يتجاوز طول مرسى طول معين ، فإن إجهاد الرابطة لا يزيد بشكل أساسي. لذلك ، هناك حد أدنى لطول التثبيت للخرسانة المستعبدة من ألياف الكربون.

(3) خصائص مواد التعزيز. يحتوي لاصق الراتنج على صلابة عالية ومرونة جيدة لورقة ألياف الكربون ، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من إجهاد التقشير وبالتالي تقلل من إمكانية فشل التقشير. كلما زادت كمية التعزيز ، سيؤدي زيادة سمك وصلابة CFRP إلى زيادة إجهاد التقشير والتقشير.

(4) جودة البناء. أثناء البناء ، يتم ربط صفائح ألياف الكربون المسطحة لضمان قوة عرضية موحدة لألواح ألياف الكربون وتقليل تلف التقشير الناجم عن الفصل المحلي. الغراء الراتينج بين صفائح ألياف الكربون والخرسانة وبين صفائح ألياف الكربون وألياف الكربون ممتلئ وموحد ، وهو أمر مفيد لتجنب حدوث وتطور تلف التقشير.

(5) تاريخ التحميل. إن الحالة المختلفة للضغط الأولي قبل التعزيز لها تأثير مختلف على حدوث وتطور التقشير. عندما تكون الشروط الأخرى هي نفسها ، فإن إمكانية فشل التقشير مماثلة لتلك التي تقويتها دون إجهاد أولي في بداية تطور الشقوق أو الشقوق. ومع ذلك ، مع تطور الشقوق ، إذا لم يتم اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة ، تزداد إمكانية تقشير الفشل.

4 تدابير الوقاية والسيطرة الهندسية

(1) طبقات مثبتة إضافية. إنه إجراء بسيط وفعال لإضافة مرسى إلى نهايات صفائح CFRP. شريط الضغط الإضافي يمارس الضغط على الاتجاه العرضي لورقة ألياف الكربون ، ويقاوم إجهاد التقشير والقص ، ويقلل من تأثير إجهاد الشد الرئيسي لوحدة الخرسانة المحلية على لوح ألياف الكربون الطولي.

(2) زيادة طول مرسى. يرتبط إجهاد الرابطة بطول المراسي. طول مرسى قصير وإجهاد الترابط المحلي كبير ، لذلك من السهل تقشيره. لذلك ، يجب أن يكون طول مرسى ألياف الكربون المقوى بتعزيز حلقة طويلة قدر الإمكان.

(3) التحكم الدقيق في جودة البناء. للتأكد من أن سطح الترابط لورقة ألياف الكربون سلس ، فإن الرابط ممتلئ وموحد ، بحيث تتعرض ورقة ألياف الكربون إلى إجهاد الشد الطولي المستعرض قدر الإمكان وليس ظاهرة القوة غير متساوية ، مما يساعد على ضمان تأثير الترابط الكلي لورقة ألياف الكربون وبطانة الخرسانة ، تمنع حدوث وتطور التقشير.

(4)) يجب ألا يكون عدد طبقات لصق صفائح ألياف الكربون مفرطًا. على أساس التعزيز الكافي ، فإن تقليل عدد طبقات CFRP يمكن أن يقلل من الصلابة الكلية للمادة المعززة ويقلل من إجهاد التقشير. بشكل عام ، يجب ألا يتجاوز عدد طبقات صفائح ألياف الكربون المربوطة بنفس الجزء من هيكل البطانة ثلاث طبقات ، وذلك لتجنب زيادة صعوبة غمر مادة الترابط في صفائح ألياف الكربون وتقليل تأثير الترابط بين صفائح ألياف الكربون.

(5) اختيار صارم. يؤثر أداء مواد الترابط بشكل مباشر على تأثير الترابط وتطوير التجريد بين CFRP والخرسانة. أداء البناء لأنواع مختلفة من CFRP مختلف. لذلك ، يجب أن تجتاز مواد CFRP والترابط المستخدمة في الهندسة فحص موثوق وضمان الجودة.

(6) يجب أن تكون المعالجة السطحية للمكونات صارمة. المعالجة السطحية للأعضاء هي أيضا مشكلة رئيسية لتعزيز الهياكل بمواد ربط خارجية. إذا فشلت المعالجة السطحية في تلبية المتطلبات ، ستكون واجهة الربط ضعيفة ، وسيتم تقليل قوة الترابط ، مما يؤدي إلى فشل التعزيز.