【摘 要】
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钢筋混凝土梁桥是桥梁工程中最常用的结构型式,由于混凝土的抗拉强度较低,梁的受拉区及主拉应力较大的关键部位容易产生裂缝,严重影响桥梁的安全及耐久性。因此,如何对损伤混凝土梁进行加固修复是一个亟待解决的问题。本文基于国内外混凝土桥梁加固研究领域的发展现状,针对既有加固方法存在的局限性,利用高强智能材料形状记忆合金(Shape Memory Alloy—SMA)独特的形状记忆特性,提出一种无需机械张拉即
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钢筋混凝土梁桥是桥梁工程中最常用的结构型式,由于混凝土的抗拉强度较低,梁的受拉区及主拉应力较大的关键部位容易产生裂缝,严重影响桥梁的安全及耐久性。因此,如何对损伤混凝土梁进行加固修复是一个亟待解决的问题。本文基于国内外混凝土桥梁加固研究领域的发展现状,针对既有加固方法存在的局限性,利用高强智能材料形状记忆合金(Shape Memory Alloy—SMA)独特的形状记忆特性,提出一种无需机械张拉即可对结构施加永久性预应力的主动加固方法。通过热激励内嵌于混凝土保护层内的SMA丝即可对结构施加预应力,进而达到主动加固的目的。本文基于国产镍钛铌形状记忆合金(NiTiNb-SMA)丝主要开展以下几个方面的研究:(1)通过拉伸试验研究常温下SMA丝的应力应变关系,明确了合金丝的物理力学性能。(2)通过回复力试验探讨SMA的初始预应变和激励方式对回复力的影响,研究发现常温下10%预变形的SMA通过热激励产生的永久回复应力最大,且电流直接激励的方式在实际工程中更为可行。(3)为了解决光滑SMA丝与混凝土间粘结效果不佳的问题,开发了一种用于SMA加固混凝土梁的表面内嵌锚固系统,设计了四种不同的小型锚具以提高SMA和混凝土间的锚固性能。通过SMA与锚具间的拉拔试验和嵌入砂浆中的SMA的回复力试验,证明沉头内六角螺钉锚具能够确保在热激励SMA过程中,SMA丝与粘结材料间不会产生滑移并且能够提供有效的预应力。(4)考虑SMA的加固量、SMA的无粘结长度及原结构有无损伤等因素,通过反向加载方式进行了表面内嵌SMA丝带载加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验。试验结果表明,表面内嵌SMA丝加固可显著提高混凝土梁的屈服荷载和极限荷载;SMA丝的无粘结长度段越大,挠度恢复效果越明显。
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