Углеродные волокна в строительстве мостов

Углеродные волокна в строительстве мостов

Автор: Столяров Олег Николаевич, Ольшевский Вячеслав Янушевич, Донцова Анна Евгеньевна, Демидова Юлианна Андреевна

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 3 (78), 2019 года.

Бесплатный доступ

В данной работе рассмотрены возможности применения высокопрочных волокнистых углеродных материалов в строительстве мостов, проанализированы основные функции их использования. Выполнен сравнительный анализ механических свойств основных типов углеродных волокон, рассмотрены альтернативные варианты высокопрочных волокон. Рассмотрены характеристики удельной прочности и жесткости углеродных композитов в сравнении с различными конструкционными материалами. Прочность на растяжение и модуль упругости углеродных волокон лежат в достаточно широком диапазоне. Однако, несмотря на превосходство модуля упругости углеволокна над модулем упругости традиционного материала - стали - и альтернатив в виде параарамидных волокон и волокон высокомодульного полиэтилена, углеродные волокна являются более хрупкими и менее устойчивыми к изгибу. При этом, по удельным показателям прочности и жесткости, углепластики превосходят практически все наиболее широко используемые конструкционные полимерные и металлические материалы. В связи с этим, в статье представлена концепция применения углеродных волокон в строительстве мостов.

Еще

Углеволокно, углепластик, тросы, система крепления, мосты, волокна

Короткий адрес: https://sciup.org/143170695

IDR: 143170695   |   DOI: 10.18720/CUBS.78.3

Список литературы Углеродные волокна в строительстве мостов

  • Isley F. The use of high performance textiles in construction projects // J. Ind. Text. 2001. Vol. 31, № 3. P. 205-217.
  • Eichhorn S.J. et al. Handbook of textile fibre structure. Woodhead Publishing Limited, 2009.
  • Handbook of Technical Textiles. 2nd ed. / ed. Horrocks A.R., Anand S.C. Elsevier, 2016.
  • Gries T. et al. Manufacturing of textiles for civil engineering applications // Textile Fibre Composites in Civil Engineering. Elsevier, 2016. P. 3-24.
  • Перепелкин К.Е. Структура и свойства волонон. М.: Химия, 1985. 208 с.
  • Перепелкин К.Е. Углеродные волокна со специфическими физическими и физико-химическими свойствами на основе гидратцеллюлозных и полиакрилонитрильных прекурсов // Химия волокон. 2002. № 4. С. 32-40.
  • Дубовый В.К. Стеклянные волокна: Свойства и применения. СПб. 2003. 129 с.
  • Волохина А.В. Высокопрочные арамидные волокна из смесей полимеров // Химия волокон. 2004. № 4. С. 5-8.
  • Colombo I.G. et al. Textile Reinforced Concrete: experimental investigation on design parameters // Mater. Struct. 2013. Vol. 46, № 11. P. 1933-1951.
  • Hegger J., Zell M., Horstmann M. Textile reinforced concrete - Realization in applications // Proceedings of the International FIB Symposium 2008 - Tailor Made Concrete Structures: New Solutions for our Society. CRC Press, 2008. P. 357-362.
  • Hegger J., Kulas C., Horstmann M. Realization of TRC Façades with Impregnated AR-Glass Textiles // Key Eng. Mater. Trans Tech Publications Ltd, 2011. Vol. 466. P. 121-130.
  • Novotná M. et al. Use of Textile Reinforced Concrete - Especially for Facade Panels // Adv. Mater. Res. Trans Tech Publications Ltd, 2014. Vol. 923. P. 142-145.
  • Hegger J., Goralski C., Kulas C. Load-bearing behavior of a pedestrian bridge made of textile reinforced concrete // ACI Spec. Publ. 2011. Vol. 1, № 275 SP. P. 483-501.
  • Hasan M. et al. Carbon filament yarn-based hybrid yarn for the heating of textile-reinforced concrete // J. Ind. Text. 2014. Vol. 44, № 2. P. 183-197.
  • Yin S.P., Xu S.L., Wang F. Investigation on the flexural behavior of concrete members reinforced with epoxy resinimpregnated textiles // Mater. Struct. 2015. Vol. 48, № 1-2. P. 153-166.
  • Meier U., Müller R., Puck A. GFK-Biegeträger unter quasistatischer und schwingender Beanspruchung // Proc. Int. Tagung über verstärkte Kunststoffe. 1982. № 35. P. 35.1-35.7.
  • Meier U. Carbon Fiber Reinforced Polymer Cables: Why? Why Not? What If? // Arab. J. Sci. Eng. 2012. Vol. 37, № 2. P. 399-411.
  • Anderegg P., Brönnimann R., Meier U. Reliability of longterm monitoring data // J. Civ. Struct. Heal. Monit. 2014. Vol. 4, № 1. P. 69-75.
  • Quadflieg T., Stolyarov O., Gries T. Carbon rovings as strain sensors for structural health monitoring of engineering materials and structures // J. Strain Anal. Eng. Des. 2016. Vol. 51, № 7. P. 482-492.
  • Yeung Y.C.T., Parker B.E. Composite tension members for structural applications. In: Marshall, I.H. (ed.) // Compos. Struct. 1987. P. 309-320.
  • Baschnagel F. et al. Fatigue and Durability of Laminated Carbon Fibre Reinforced Polymer Straps for Bridge Suspenders // Polymers (Basel). 2018. Vol. 10, № 2. P. 169.
  • Baschnagel F. et al. Fretting Fatigue Behaviour of PinLoaded Thermoset Carbon-Fibre-Reinforced Polymer (CFRP) Straps // Polymers (Basel). Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2016. Vol. 8, № 4. P. 124.
  • Czaderski C., Meier U. EBR Strengthening Technique for Concrete, Long-Term Behaviour and Historical Survey // Polymers (Basel). 2018. Vol. 10, № 1. P. 77.
  • Kotynia R. et al. RC Slabs Strengthened with Prestressed and Gradually Anchored CFRP Strips under Monotonic and Cyclic Loading // J. Compos. Constr. 2011. Vol. 15, № 2. P. 168-180.
  • Terrasi G., Meier U., Affolter C. Long-Term Bending Creep Behavior of Thin-Walled CFRP Tendon Pretensioned Spun Concrete Poles // Polymers (Basel). 2014. Vol. 6, № 7. P. 2065-2081.
  • Nanni A. et al. Performance of FRP Tendon-Anchor Systems for Prestressed Concrete Structures // PCI J. 1996. Vol. 41, № 1. P. 34-44.
  • Toutanji H., Saafi M. Performance of concrete beams prestressed with aramid fiber-reinforced polymer tendons // Compos. Struct. 1999. Vol. 44, № 1. P. 63-70.
  • Campbell T.I. et al. Design and evaluation of a wedge-type anchor for fibre reinforced polymer tendons // Can. J. Civ. Eng. 2000. Vol. 27, № 5. P. 985-992.
  • Cosenza E., Manfredi G., Realfonzo R. Behavior and Modeling of Bond of FRP Rebars to Concrete // J. Compos. Constr. 1997. Vol. 1, № 2. P. 40-51.
  • De Lorenzis L., Miller B., Nanni A. Bond of fiber-reinforced polymer laminates to concrete // ACI Mater. J. 2001. Vol. 98, № 3. P. 256-264.
  • Bakis C. Analysis of bonding mechanisms of smooth and lugged FRP rods embedded in concrete // Compos. Sci. Technol. 1998. Vol. 58, № 8. P. 1307-1319.
  • Mahmoud Z.I., Rizkalla S.H. Bond of CFRP prestressing reinforcement // 2d Int. Conf. on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures. Montreal, 1996.
  • Gerritse A., Den Uijl J. Long term behaviour of arapree // Proceedings of Non-Metallic (FRP) Reinforcement for Concrete Structures (FRPRCS-2). Ghent, Belgium, 1995. P. 57-66.
  • Shahidi F. Bond degradation between FRP bars and concrete under sustained loads. University of Saskatchewan, 2003.
  • Zou P.X.W. Long-Term Deflection and Cracking Behavior of Concrete Beams Prestressed with Carbon FiberReinforced Polymer Tendons // J. Compos. Constr. 2003. Vol. 7, № 3. P. 187-193.
  • Zou P.X.W., Shang S. Time-dependent behaviour of concrete beams pretensioned by carbon fibre-reinforced polymers (CFRP) tendons // Constr. Build. Mater. 2007. Vol. 21, № 4. P. 777-788.
  • Youakim S.A., Karbhari V.M. An approach to determine long-term behavior of concrete members prestressed with FRP tendons // Constr. Build. Mater. 2007. Vol. 21, № 5. P. 1052-1060.
  • Rodriguez-Gutierrez J.A., Aristizabal-Ochoa J.D. Shortand Long-Term Deflections in Reinforced, Prestressed, and Composite Concrete Beams // J. Struct. Eng. 2007. Vol. 133, № 4. P. 495-506.
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp