超彈性SMA-ECC加固鋼筋混凝土梁受彎性能試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著材料性能的退化以及作用條件的變化，建筑結(jié)構(gòu)可能不能滿足現(xiàn)有規(guī)范的安全要求，有必要對其進(jìn)行加固改造。傳統(tǒng)的加固方法，如粘貼 FRP、混凝土增大截面、外粘鋼板等，不能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的高性能化。近年來，智能材料和高性能水泥基復(fù)合材料出現(xiàn)及發(fā)展，為建筑結(jié)構(gòu)損傷加固技術(shù)提供了新的途徑。形狀記憶合金（Shape Memory Alloy，簡稱SMA）是一種新興功能材料，因其具有奇特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性特性，可恢復(fù)應(yīng)變達(dá)6％-8%，近年來，SMA應(yīng)用

2、于結(jié)構(gòu)震動(dòng)控制方面得到廣泛研究和應(yīng)用；工程水泥基復(fù)合材料（Engineered Cementitious Composites，簡稱ECC）是一種高性能纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，極限拉應(yīng)變可達(dá)3%~6%，具有良好的超高韌性和裂縫控制能力，其延性遠(yuǎn)優(yōu)于普通混凝土。因此，形狀記憶合金和工程水泥基復(fù)合材料加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)越性能，有效提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件自復(fù)位能力、耗能能力和變形能力，以期可以實(shí)現(xiàn)既有建筑的高性能化。本文對采用S

3、MA/ECC兩種材料加固 RC梁的受彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　?。?）SMA棒材力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)。對直徑5.5mm的SMA棒材進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)以研究其力學(xué)性能，考慮了三個(gè)因素（熱處理工藝、應(yīng)變幅值遞增和應(yīng)變循環(huán)次數(shù)）對SMA棒材力學(xué)性能的影響，為加固梁的試驗(yàn)研究提供基礎(chǔ)。
　?。?）對 SMA/ECC對加固 RC梁的受彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。制作了SMA/ECC加固梁試件以及鋼筋/混凝土、鋼筋/ECC

4、、SMA/混凝土3個(gè)對比試件，分別對試件進(jìn)行三分點(diǎn)單向反復(fù)加卸載試驗(yàn)。
　?。?）對SMA/ECC加固RC梁受彎性能參數(shù)進(jìn)行了分析及評價(jià)。通過對加卸載循環(huán)下裂縫寬度、裂縫數(shù)量的觀察以及梁跨中撓度的變化，鋼筋的應(yīng)變等試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)，繪制了試件的荷載-位移曲線、骨架曲線、滯回耗能曲線、鋼筋應(yīng)變-荷載曲線等，研究了采用SMA/ECC材料加固RC梁的受彎性能。
　?。?）SMA/ECC加固RC梁正截面抗彎承載力研究?；诂F(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)

5、加固規(guī)范中增大截面梁受彎承載力計(jì)算公式，考慮SMA恢復(fù)力以及ECC強(qiáng)度，推導(dǎo)出采用SMA/ECC加固RC梁受彎承載力的簡明計(jì)算公式，通過計(jì)算值與試驗(yàn)值的對比，驗(yàn)證了計(jì)算公式的適用性。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，采用SMA代替普通鋼筋進(jìn)行加固，可以提高構(gòu)件的回復(fù)性能；采用ECC代替普通混凝土進(jìn)行加固，可以顯著提高構(gòu)件的延性，并且其破壞后呈明顯的多縫開裂，提高了試件的抗震性能。因此，SMA/ECC加固RC結(jié)構(gòu)可以提高結(jié)構(gòu)的自復(fù)位、高耗能和變形