纤维强化高分子复合材料在土木工程上之应用课件.ppt

1、班級：奈米四乙組長：陳立玫(49614080)組員：戴士翔(49514024)李淵任(49614044)由於最近國內新的橋梁耐震設計規範修訂，許多以前設計興建的橋梁耐震能力不夠，而需要進行補強，以符合現行之耐震規範要求。對於耐震能力不足之橋梁結構而言，補強往往比拆除重建更具經濟效益且可行。台灣工程界過去使用鋼鈑進行結構物補強的經驗及案例相當多。此一鋼鈑貼片補強之工法，最早始於1967年南非應用在公寓結構之補強，隨後許多之使用案例及研究報告顯示此一工法確實為一簡單而有效之方法，可增加結構物的承載能力及延長其使用年限。大量的鋼鈑貼片補強工法研究和應用報告文獻，顯示使用鋼鈑作為補強材料具有以下幾項不

2、便和缺點：1.易腐蝕而使得粘接介面強度衰減；2.由於重量及尺寸之龐大造成輸送及施工上之不便，必須付出較 多之人力和施工支撐；3.在補強結構上存在許多額外之接頭和焊接位置極易產生殘餘應力和 應力集中之現象；4.和混凝土間多只形成不完全之複合作用(Composite Action)；鋼材和混凝土之間熱膨脹效應之不協調，將造成應力集中而易剝離。一般而言纖維材料具有重量輕、強度高、具可變化性、耐腐蝕、不導電性、良好之抗疲勞強度及整體工作預算較經濟之優點。在結合具有耐溫、耐濕及抗化學反應的樹脂(Resin)系統之後，可極容易地包覆在結構表面而達到改善結構系統功能的目的。但是仍有部份纖維強化高分子複合材料

3、亦有無法耐高溫、易受紫外線照射作用而損壞以及無法承受過度潮濕及化學物之作用等缺點。相對於鋼鈑貼片補強工法而言，採用FRP作為補強材料仍處於早期不成熟階段。一、本討論將研究碳纖維高分子複合材料(CFRP)在土木基層結構之應用。在這類應用中，到目前為止以橋梁的基層結構修補為最主要的趨勢。此乃因地震損壞（如美國、日本大地震）急需修補。而運用 CFRP之優異材料特性可以達到有效、迅速及經濟之修補。此類材料有非常優異之材料特性，而其特性正符合修補上之需要。二、特性：1.高拉力強度（約鋼的強度 1-10倍，依材料特性不等)及高勁度（Stiffness）可作有效補強。2.重量輕易於運輸及施工上之方便，省時省

4、力。3.裁容易可適用於各種尺寸大小之修補需要。4.不腐蝕及不易疲勞（Fatigue）長期不須維修外表美觀，降低其結構本身 之生命周期費用。5.易於自我偵測或與其他智慧型系統結合可進而瞭解其修補後之受力狀態 及預知破壞(配合使用監測系統)。面層處理圖 斷面復舊圖 圖轉角打磨 不平整修正 空氣鎗清洗圖 底膠塗佈 CFRP貼片手積疊層圖 環氧樹脂塗佈(1)應用 FRP補強橋墩之施工方式，最普遍使用之工法有貼片補強工法、纏繞補強工法、預成型管狀玻纖薄殼補強工法等，可依據不同的工作環境及需求選擇適當的補強工法。(2)本研究報告提出了纖維加勁材料如纏繞碳纖維、碳纖維貼片等材料之力學特性與耐久性測試標準與其

5、測試參考值。(3)本研究報告所提出的複合材料補強施工順序乃是參考國外的補強工法、經驗以及國內成功案例之經驗所歸納出之規範，為業界從事複合材料補強施工之重要遵循原則。(4)本計畫研訂之 CFRP應用於 RC橋墩補強之分析參數、設計準則、材料規 格、施工規範、檢驗標準。可供設計人於評估橋墩耐震強度後，據以作補強 分析與設計並擬定詳細施工說明書；另可供業主與監造人明瞭施工內容及要求重點，並藉以監督、控制工程品質；亦可供承造人瞭解施工及材料要求標準及管理要項，以提昇施工技術水準及品質。並建立本土化之資料與技術，以提昇台灣工程技術水準，達成節省公帑、有效維護橋梁功能與安全之目標。(5)碳纖維在貼的時候要保持混凝土表面的乾燥，因為樹脂在硬化時會吸收水分，呈現乳白色的外觀。雖然對強度沒有立即的影響，但是對於耐久性可能會有問題。end