【摘要】：隨著服役時間的增加,大部分現(xiàn)有的鋼筋混凝土結構或構件本身的抗力已經(jīng)不能滿足使用要求,因此,急需對這類結構進行加固。目前,混凝土結構的加固方法主要分為主動加固法和被動加固法兩大類。常見的被動加固法無法向結構施加主動預應力,而主動加固法則需要張拉機具,且特殊工程環(huán)境中無法實現(xiàn)。因此,急需設計一種便于操作,且能夠向結構施加主動預應力的加固方法。熱激勵預變形后的鎳鈦鈮形狀記憶合金(Shape Memory Alloy-SMA)能夠產(chǎn)生較大的回復應力,停止加熱并恢復到環(huán)境溫度后,仍有400MPa左右的回復應力作為永久應力保存在該材料中。根據(jù)鎳鈦鈮SMA的上述特性,本文提出了一種通過熱激勵嵌入式鎳鈦鈮形狀記憶合金向結構施加主動預應力的加固方法,該方法操作簡便,不受工程環(huán)境的限制,且能夠向結構施加主動預應力。但如何有效地利用該材料的回復應力,并最大限度地利用其力學性能對混凝土構件施加預應力,尚無明確的結論。本文針對如何有效地利用鎳鈦鈮SMA的預應力,進行了如下研究。1)鎳鈦鈮形狀記憶合金絲力學性能的主要研究結果如下:(1)預變形溫度越高,材料的極限應力和伸長率越大。(2)約束經(jīng)過16%預應變的試樣的兩端并對其進行加熱,可使該材料產(chǎn)生較大的回復應力;在一定的溫度范圍內(nèi),試樣的回復應力隨激勵溫度的升高而增大,但為了不影響鋼筋的力學性能,本文認為該材料的最大熱激勵溫度應保持在250℃附近,此時材料的永久回復應力約為400MPa。(3)當預應變量為16%時,該材料的回復率隨著預變形溫度的上升而下降,但即使預變形溫度上升到50℃,材料的回復率仍保持在55%以上;與此同時,該材料的永久回復應力基本不會受到預變形溫度的影響。(4)常溫預變形的材料受限熱激勵后,其承載力大于低溫預變形的材料,且常溫預變形的材料在幅值為600MPa的拉伸應力的作用下,經(jīng)多次循環(huán)加載后仍處于彈性狀態(tài)。2)該材料與聚合物砂漿之間的粘結性能的研究結果如下:(1)光滑SMA絲的粘結強度很低,只有1~1.4MPa左右,且隨著粘結長度的增加,粘結強度減小,極限荷載對應的拔出端和自由端的位移增大;(2)經(jīng)改進后的自攻螺釘錨具可將SMA絲完全錨固在聚合物砂漿中直到拉斷,此時錨具和SMA絲并未產(chǎn)生相對滑移。因此,可在常溫環(huán)境中對鎳鈦鈮形狀記憶合金施加16%的預應變,利用本文所設計的錨具,約束其兩端并錨固在待加固的混凝土構件中,隨后加熱該材料至250℃,即可實現(xiàn)對混凝土構件的加固。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG139.6

【參考文獻】

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本文編號：2773621