Rehabilitation of wooden utility poles with sprayed-GFRP composites

使用喷涂 GFRP 复合材料修复木质电线杆

基本信息

  • 批准号:
    548669-2019
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Alliance Grants
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wood poles have substantial advantages over other construction materials because wood is renewable, sustainable, generates less greenhouse gases during manufacturing and provides a long-term repository for atmospheric carbon. Wood utility poles on average serve for 30 to 40 years; however, this service life can be shortened due to several factors including decay, mechanical damage, weathering and changing design circumstances. Even though a preservative treatment and regular maintenance can extend the pole life, at some point, the pole loses its load carrying capacity and becomes vulnerable to failure, which leads to power outage, costly repair and other economic losses. For example, Manitoba Hydro has over 600,000 power distribution poles across Manitoba. If 3% of these poles need replacement annually, the cost can approach $5.4 million. On the other hand, rehabilitation of these poles will not only save time and money but also will reduce the consumption of trees and cost of treated wood disposal. In the last two decades, fibre-reinforced polymer (FRP) materials have been successfully used in the construction and rehabilitation of civil infrastructure due to their high strength and corrosion resistance. Current FRP rehabilitation of concrete and wood structures are conducted by providing FRP wraps or jackets around the damaged area. However, a relatively new technique, sprayed-FRP composites, is proposed to rehabilitate deficient wood poles. This technique offers advantages over conventional FRP jackets, such as easier application, less surface preparation, less vulnerability to debonding, higher effectiveness on irregular and difficult-to-access surfaces, better deformability, and better cost effectiveness. The objective of this study is to develop design methodologies for rehabilitating wood utility poles using sprayed-FRP composites. The proposed work includes both experimental tests on full-scale poles up to failure under different rehabilitation scenarios and analytical investigation using finite element analysis. This will lead to refurbished wood utility poles with improved performance, better durability, and that incur fewer maintenance costs for hydro distribution agencies.
与其他建筑材料相比,木杆具有很大的优势,因为木材在制造过程中的可再生,可持续性会产生更少的温室气体,并为大气碳提供了长期储存库。木材公用电线杆平均服务30至40年;但是,由于几个因素,包括衰减,机械损坏,风化和设计环境变化,可以缩短此服务寿命。即使防腐剂治疗和定期维护可以延长杆子的寿命,但在某个时候,杆子会失去承载能力,并容易受到失败的影响,从而导致停电,昂贵的维修和其他经济损失。例如,曼尼托巴水电在曼尼托巴省拥有超过600,000个发电杆。如果这些极点中有3%每年需要更换,则成本可以接近540万美元。另一方面,这些极点的康复不仅可以节省时间和金钱,而且还会减少树木的消耗和处理的木材处置成本。在过去的二十年中,由于高强度和耐腐蚀性,纤维增强的聚合物(FRP)材料已成功地用于民用基础设施的建设和康复。当前的FRP康复是通过在受损区域周围提供FRP包裹或夹克来进行混凝土和木结构的康复。但是,提出了一种相对较新的技术,即喷涂的FRP复合材料,以恢复不足的木杆。该技术比传统的FRP夹克具有优势,例如更轻松的应用,较少的表面准备,更少的剥削性,对不规则和难以访问的表面的有效性更高,更好的变形性和更好的成本效益。这项研究的目的是开发使用喷涂的FRP复合材料来修复木材实用杆的设计方法。拟议的工作包括在不同的康复场景和使用有限元分析的分析研究下进行全尺寸杆的实验测试。这将导致翻新的木质电线杆,其性能提高,耐用性更好,并且对水力发电机构的维护成本较少。

项目成果

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