臺灣博碩士論文加值系統

碳纖維強化高分子複合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer、簡稱CFRP）具備高拉力強度、高耐久性和不改變補強構件外觀等優點，過去研究成果顯示，若RC柱尺寸過大，將無法提供有效圍束而發生面外鼓出現象影響圍束效果，因此本研究提出以碳纖維包覆配合使用所研發之碳纖維錨栓(CFRP Anchor)之補強工法以克服此缺點，同時維持柱體補強後外觀。
本研究試驗針對老舊建築RC柱構件承受雙曲率彎矩和0.2f’cAg固定軸壓力進行補強研究，箍筋少量配置且無法滿足現行規範之耐震特別規定要求；試驗共製作五組試體分兩類進行補強試驗，第一類兩組試體為碳纖維包覆和碳纖維包覆搭配碳纖維錨栓補強剪力和韌性，第二類兩組試體為雙向碳纖維包覆搭配碳纖維錨栓補強剪力、韌性和彎矩強度，另規劃一組為標準試體。
試驗結果標準試體如同一般老舊建築柱為脆性撓剪破壞型式；第一類針對剪力強度與韌性能力進行補強試體之試驗結果顯示，碳纖維包覆配合使用碳纖維錨栓之補強工法，可提升補強柱構件韌性與消能能力，延後碳纖維貼片斷裂發生，並改善碳纖維非預警性炸開之破壞模式；第二類針對剪力強度、韌性及彎矩強度補強試體試驗結果顯示，補強試體初始勁度有所提升，但因試驗過程中發生縱向碳纖維和基礎鍊結之碳纖維錨栓斷裂破壞而使彎矩強度無法提升至設計目標。
根據上試驗結果，本研究發展之碳纖維包覆暨碳纖維錨栓補強工法與設計理論、碳纖維錨栓設計與製作方法已經大尺寸補強試驗驗證其合理性與實用性，可供工程實務設計參考與使用。

External confinement by the wrapping of CFRP sheets (or CFRP jacketing) provides a very effective method for the retrofit of reinforced concrete (RC) columns subject to either static or seismic loads. Research result showed that retrofitting of rectangular columns by CFRP wrapping was ineffective because of crushed column concrete cause of bulging of column sides, thus, this study propose “CFRP wrapping conjugate CFRP anchors” rehabilitate method.
The objective of this study was to research, develop the CFRP Anchor and to evaluate the efficacy of seismic retrofit of rectangular columns by CFRP wrapping and CFRP Anchors. Five specimens of retangular reinforced concrete columns were tested by cyclic lateral force under reversed bending and constant axial load (0.2f’cAg.). Two different techniques of using CFRP wrapping and CFRP Anchors to improve concrete confinement, shear strength and moment strength in these specimens. These specimens were divided into two groups. Two specimens of group 1 were retrofitted shear strength and ductility by CFRP wrapping and CFRP anchors and two specimens of group2 were retrofitted moment strength by longitudinal CFRP sheets and CFRP anchors and shear strength, ductility by CFRP wrapping.
From test result of group 1, the behavior and effectiveness indicated that comparing with test conducted on the specomen wrapping by CFRP without anchor, anchoring techniques used were effective in improving the column confinement and in increasing the ability of energy disspation.
From test result of group 2, the initial elastic modulus increase cause of logngitudinal CFRP sheets linked the foundation by CFRP anchor. But it’s failure in linking mechanism of CFRP anchors by low cycle fatigue to do justice to moment strength.
The research and develop of CFRP anhor in this study of it’s used methods and theorem in rehabilation had reinforcement effect.The study of CFRP anchor is referable for seismic retrofit engineerings.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2試驗方法與內容 2
1.3文獻回顧 2
1.3.1 國內相關文獻 3
1.3.2 國外相關文獻 4
第二章 設計理論 7
2.1碳纖維錨栓簡介 7
2.2鋼筋混凝土柱理論 8
2.2.1 混凝土應力應變理論 9
2.2.1.1 圍束混凝土應力應變模型 9
2.2.1.2 未圍束混凝土應力應變模型 11
2.2.1.3 鋼筋應力應變模型 13
2.2.2 鋼筋混凝土柱破壞模式 15
2.2.3 剪力容量計算 16
2.2.4 柱斷面彎矩曲率分析 22
2.2.5 韌性容量計算 25
2.3補強設計理論 28
2.3.1 剪力補強設計理論 28
2.3.1.1 剪力需求計算 28
2.3.1.2 碳纖維剪力補強設計 29
2.3.2 彎矩補強設計理論 31
2.3.3 韌性補強設計理論 32
2.3.3.1 碳纖維韌性補強設計理論 33
2.3.3.2 碳纖錨栓韌性補強設計理論 34
2.3.4 碳纖維錨栓設計理論 35
2.3.4.1 碳纖維錨栓拉力機制 35
2.3.4.2 碳纖錨栓握裹強度 36
2.3.4.3 碳纖錨栓錨定端設計 37
2.3.4.4 碳纖錨栓配置理論 38
第三章 試驗計畫 39
3.1試體規劃 39
3.2標準試體設計和施作 40
3.2.1 標準試體設計 40
3.2.2 標準試體施作 43
3.3第一類試體補強設計與施作 52
3.3.1 試體R08RF1補強設計 52
3.3.2 試體R08RF2補強設計 53
3.3.3 碳纖維錨栓製作 55
3.3.4 第一類試體補強施作 58
3.4第二類試體補強設計與施作 61
3.4.1 第二類試體補強設計 62
3.4.1 試體R08RF3、R08RF4補強 64
3.5試驗構架 68
3.6控制系統 72
3.7量測系統 75
3.7.1 應變量測 76
3.7.1.1 鋼筋應變計 76
3.7.1.2 碳纖維貼片應變計 76
3.7.2 軸向變形量測 80
3.7.3 側向變形量測 81
3.7.4 柱身曲率量測 82
第四章 試驗結果與討論 83
4.1試驗觀察 83
4.1.1 試體R08RF2 84
4.1.2 試體R08RF1 89
4.1.3 試體R08BM 94
4.1.4 試體R08RF3 100
4.1.5 試體R08RF4 106
4.2試驗資料分析 110
4.2.1 剪力強度與側位移角關係 110
4.2.1.1 試體R08BM剪力與側位移角關係 113
4.2.1.2 試體R08RF1剪力強度與側位移角關係 114
4.2.1.3 試體R08RF2剪力強度與側位移角關係 115
4.2.1.4 試體R08RF3剪力強度與側位移角關係 116
4.2.1.5 試體R08RF4剪力強度與側位移角關係 117
4.2.2 柱身曲率分部 118
4.2.3 側向位移與側位移角關係 118
4.2.4 軸向變形 118
4.2.5 主筋應變分析 127
4.2.5.1 試體R08BM主筋應變 129
4.2.5.2 試體R08RF1主筋應變 130
4.2.5.3 試體R08RF2主筋應變 131
4.2.5.4 試體R08RF3主筋應變 132
4.2.5.5 試體R08RF4主筋應變 133
4.2.6 箍筋應變分析 134
4.2.6.1 試體R08BM箍筋應變 134
4.2.6.2 試體R08RF1箍筋應變 136
4.2.6.3 試體R08RF2箍筋應變 137
4.2.6.4 試體R08RF3箍筋應變 139
4.2.6.5 試體R08RF4箍筋應變 140
4.2.7 碳纖維橫向應變 141
4.2.7.1 試體R08RF1碳纖維橫向應變 142
4.2.7.2 試體R08RF2碳纖維橫向應變 143
4.2.7.3 試體R08RF3碳纖維橫向應變 144
4.2.7.4 試體R08RF4碳纖維橫向應變 146
4.2.8 縱向碳纖維應變 147
4.3綜合評比 151
4.3.1 試體勁度比較 151
4.3.2 試體消能能力比較 152
4.3.3 試體遲滯迴圈包絡線 153
4.3.4 試體位移韌性比較 154
4.3.5 橫向鋼筋應變比較 155
4.3.6 橫向碳纖維應變比較 155
4.3.7 縱向碳纖維應變比較 155
第五章 數值分析 201
5.1分析軟體PISA3D介紹 201
5.2模型參數設定 202
5.3分析結果 204
第六章 結論與建議 209
6.1結論 209
6.2建議 211
參考文獻 212
附錄
A 廠商提供底漆和積層樹脂規格值 215
符號彙編 218

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[28] 蔡克銓、黃世建、鐘立來，「校舍之耐震評估與補強講習會(第二版)」，國家地震工程研究中心，2005，報告編號：NCREE-05-018，台北。
[29] 蔡克銓、林敏郎、陳沛清，「RC建築柱構件受高軸力與雙曲率彎矩作用下之補強行為研究(II)」，國家地震工程研究中心，2006，台北。
[30] 蔡克銓、莊明介，「非線性結構分析軟體PISA3D應用研討會」，國家地震工程研究中心，2007，報告編號：NCREE-07-041，台北。
[31] 鐘立來、吳賴雲、王文財、張俊傑、余保憲，「圓形橋柱鋼筋混凝土包覆補強及修復之理論分析與試驗驗證」，國家地震工程研究中心，2001，報告編號：NCREE-01-024，台北。