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研究生:楊文豪
研究生(外文):Wen-How Yan
論文名稱:應用紅外線偵測碳纖維貼片補強梁之介面瑕疵及載重試驗
論文名稱(外文):Application of Infrared Thermography to Detection of Interfacial Flaws of RC Beams Strengthened with CFRP and Load-Carrying Tests
指導教授:林宜清林宜清引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:38
中文關鍵詞:碳纖維紅外線熱影像
外文關鍵詞:FRPbeamInfrared Thermography
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一般而言,造成鋼筋混凝土結構物不安全的因素有混凝土的老化及劣化、結構物受外力造成損害、腐蝕、結構功能的改變、鋼筋混凝土結構設計或施工不當、配合規範之承載力修正,此時則有補強之需要,而補強材料與原混凝土之黏結介面影響補強甚鉅,本研究對一般RC梁以及受高溫作用RC梁進行補強,並預埋人工瑕疵和施工瑕疵以模擬補強介面之瑕疵,本文使用紅外線熱影像法檢測其介面瑕疵百分比,再輔以載重試驗,探討介面瑕疵對補強梁承載力之影響。
實驗結果顯示經良好施工補強梁試體,其瑕疵面積百分比約為1~4%。當所拍攝紅外線熱影像圖之檢測區域含瑕疵之試體當瑕疵面積夠大且群聚時,因其熱傳性質之差異將於面積-升溫分佈圖中呈現三個主要溫度分佈之波形;而瑕疵面積小且為分散時則面積-升溫分佈圖只呈現兩個主要溫度分佈之波形。經相同碳纖維貼覆比之全尺寸梁和縮小尺寸梁其載重試驗之結果經正規化後之結果,證明縮小尺寸梁在力學行為上可替代全尺寸梁。經CFRP補強後之梁,未受高溫作用之梁其補強之效益為未補強RC梁之145%;受550 、650 高溫作用後之梁經補強後其回復之效益為受550 、650 高溫作用後未補強RC梁之171%、 203%。本研究針對單面純撓曲補強梁試體之介面瑕疵對於未受高溫作用之補強梁其力學行為之極限載重幾無影響,其介面瑕疵主要之影響將是梁於載重試驗中降伏後之韌性,瑕疵面積百分比越大,韌性越差。
In general, the RC structures need to be strengthened when the safety of RC structures is threatened by some harmful factors including the aging of concrete, damage cause by external force, the corrosion, functional change, original design and construction errors, more load-carrying requirement due to new code. And the interfacial bond between the repair material and original concrete is the key to determine the repair quality. In this thesis, normal and fire-damaged RC beams were considered as strengthening specimens. Artificial flaws were used simulate interfacial defects of RC beams strengthened with CFRP. In addition, interfacial flaws generated in construction procedure were considered. The infrared thermography technique was used to inspect the interfacial flaws. Load tests were also carried out to find the relationship between the area of interfacial flaws and the load-carrying capacity of the strengthened RC beams.
The experimental results show that the area of the interfacial flaws of RC beams strengthened by normal rolling procedure is almost about 1~4%. For a large area of the interfacial flaws present in the specimen, the temperature-area graph shows three main temperature distribution peaks; On the other hand, if the area of interfacial flaws is small and spill, the graph shows two main temperature peaks. The characteristic temperature distributions are due to variations in heat conduction for large and small flaws. The results obtained from load tests show that there is no significant difference in the normalized load-displacement curve between full-scale and small-size beams; this has proved that the small-size beams can replace the full-scale beams in studies. The load-carrying capacity of the RC beam strengthened with CFRP can be increased to a level of about 140% compared to the RC beam without strengthening. After strengthening, the load-carrying capacity of the fire-damaged RC beams subjected to the elevated temperatures of 550 and 650 can be enhanced up to 171% and 203%, respectively, compared to the fire-damaged RC beams. Experimental results show that the effect of interfacial flaws of the RC beams strengthened with CFRP is insignificant on load-carrying capacity, but ductility. The larger area of interfacial flaws results in the less ductility of the strengthened RC beams.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅴ
圖目錄 Ⅶ
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2 研究動機與目的 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 鋼筋混凝土結構物之補強 3
2-1-1 CFRP之介紹 3
2-1-2 CFRP補強之特性 4
2-1-3 CFRP貼片補強施工品質之傳統檢測 5
2-1-4 混凝土碳纖維補強構件相關研究 6
2-2 紅外線非破壞檢測 7
2-2-1 紅外線之歷史發展 7
2-2-2 紅外線之用途 7
2-2-3 紅外線熱影像法之應用及相關研究 8
第三章 紅外線理論與檢測原理 10
3-1紅外線領域之定義 10
3-2紅外線相關理論介紹 10
3-2-1 黑體輻射 10
3-2-2 普朗克定律(Planck`s Law) 11
3-2-3 史提夫波茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law) 12
3-2-4 維恩位移定律(Wien’s displacement law) 12
3-2-5 放射率(Emissivity) 12
3-3 熱傳遞 13
3-3-1 傳導(Conduction) 13
3-3-2 對流(Convection) 13
3-3-3 輻射(Radiation) 14
3-4 紅外線熱影像儀缺陷偵測原理 14
第四章 實驗規劃與製作 16
4-1 CFRP補強材料 16
4-2 CFRP貼覆工程 17
4-3 試體規劃 18
4-3-1 驗證尺寸效應之梁試體 18
4-3-2 模擬火害高溫延時燒製之混凝土梁試體 19
4-3-3 梁試體試體製作 19
4-3-4 模凝施工瑕疵之梁試體製作 20
4-4 儀器設備 20
4-4-1 火害設備及火害升溫曲線 20
4-4-2 紅外線熱影像法相關儀器設備 20
4-4-3 萬能試驗機 23
4-5 紅外線熱影像法非破壞檢測流程 23
4-6 梁試體載重試驗 24
第五章 紅外線熱影像檢測結果與討論 25
5-1紅外線熱影像檢測結果之瑕疵判斷準則建立 25
5-1-1 AF系列瑕疵判斷準則建立 26
5-1-2 AB系列瑕疵判斷準則建立 26
5-2試體檢測結果與討論 27
5-2-1 滾壓補強梁試體檢測結果與討論 27
5-2-2 不滾壓補強梁試體檢測結果與討論 28
5-2-3 人工瑕疵補強梁試體檢測結果與討論 28
第六章 載重試驗結果與討論 30
6-1梁之撓曲破壞模式 30
6-1-1 RC梁之撓曲破壞模式 30
6-1-2 經CFRP補強梁之撓曲破壞模式 31
6-1-3 遭受高溫作用補強梁之撓曲破壞模式 31
6-2 載重試驗 32
6-2-1 未補強全尺寸與小尺寸梁試體之載重試驗結果及尺寸效應探討 32
6-2-2 未補強不同溫度梁試體之載重試驗結果比較 32
6-2-3 未補強與補強梁之載重試驗結果 33
6-2-4 不同溫度不同瑕疵補強梁試體之載重試驗結果比較 33
6-2-5 瑕疵面積對載重行為之影響 34
第七章 結論與建議 35
7-1 結論 35
7-2 建議 36
參考文獻 37
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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