Development of advanced strengthening technique for steel structures using externally bonded FRP members

开发先进的钢结构外粘FRP构件加固技术

基本信息

批准号：
21K04238
负责人：
中村一史
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04238/
关键词：
補修・補強 FRP部材鋼構造物接着接合耐久性

项目摘要

2022年度は，データの蓄積として前年度から取り組んできた，(1)鋼部材との接着接合部の強度，耐久性に関する検討を継続して行った．接着接合部の強度については，2種類のエポキシ樹脂接着剤における，せん断応力と垂直応力の割合に応じた破壊包絡線を提示した．クリープ試験では，持続荷重，温度をパラメータとして検討を継続した．長期のクリープ試験を継続中であるが，クリープコンプライアンスで評価することで，既往の研究におけるマスターカーブに近似する結果を得ている．疲労試験では，当て板接着した板曲げによるはく離寿命の検討を継続して行った．その結果，2種類の接着剤に対して，静的はく離に対する強度比とはく離破壊の繰返し回数の関係の評価式を提示するとともに，既往の引張疲労試験との比較から，作用，接着剤の種類によらず統一的な評価の可能性を示した．さらに，面内ガセット溶接継手から発生する疲労き裂のCFRP接着による補修における接着接合部のはく離の影響を検討した．さらに，(2)補修・補強に必要なFRP部材の積層構成・断面剛性の検討を行った．FRP部材は，補修・補強に効率的な一方向材を基本とし，軸力を受ける部材，曲げモーメント，せん断力を受ける部材に対して，それぞれ支配的な方向に配向した繊維を適用して検討を行った．軸力を受ける部材については，部材長の異なる一方向材のCFRP部材の圧縮実験を行って，材料破壊，座屈破壊の領域を評価した．曲げモーメント，せん断力を受ける鋼部材に対しては，円筒形鋼製橋脚，曲げモーメントを受ける鋼桁を対象に解析的な検討を行って，過去に行われた実験結果を評価できる解析モデルの構築を行った．なお，はく離のモデル化とそれを考慮した検討も実施したが，解析モデルの構築と妥当性の検証を優先したため，積層構成の最適化とともに次年度以降も継続して実施する予定である．

2022年度，我们继续研究了从前一年开始积累数据的钢构件粘合接头的强度和耐久性(1)。关于粘合接头的强度，我们根据两种环氧树脂粘合剂的剪切应力和正应力之比提出了失效包络线。在蠕变试验中，我们使用持续载荷和温度作为参数继续研究。长期蠕变测试正在进行中，通过评估蠕变柔量，我们获得了与之前研究中的主曲线近似的结果。在疲劳测试中，我们继续检查通过弯曲与贴片板粘合的板的分层寿命。因此，我们提出了两种粘合剂的静态剥离强度比与剥离失效重复次数之间关系的评估公式，并将其与现有的拉伸疲劳试验进行比较，以了解效果、粘合剂类型等等。这证明了无论何种情况都可以进行统一评估的可能性此外，我们还研究了粘合接头剥离对使用 CFRP 粘合的面内角撑板焊接接头修复疲劳裂纹的影响。此外，(2)我们研究了修复和加固所需的FRP构件的层合结构和截面刚度。 FRP 构件基本上是单向材料，可有效修复和加固，并且沿主导方向定向的纤维应用于承受轴向力、弯矩和剪切力的构件。对于承受轴向力的构件，对不同构件长度的单向CFRP构件进行压缩实验，以评估材料破坏和屈曲破坏的面积。对于承受弯矩和剪力的钢构件，我们对承受弯矩的圆柱形钢桥墩和钢梁进行了分析研究，并创建了可以评估过去实验结果的分析模型。虽然我们也进行了分层建模和考虑到这一点的研究，但我们优先考虑的是建立分析模型并验证其有效性，因此我们计划从明年开始继续这项工作，同时优化层合结构。