[發明專利]基于形狀記憶合金及碳纖維布的震損橋墩混合加固結構

在審

• 申請號: 201910696402.2
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110359379A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 李彬彬;劉博;劉洋
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: E01D22/00
• 分類號: E01D22/00;E01D19/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種基于形狀記憶合金及碳纖維布的震損橋墩混合加固結構，包括用于連接震損橋墩內斷裂鋼筋的套筒擠壓接頭以及用于替換填補震損橋墩周圍松散的混凝土以及修復震損橋墩表面裂縫的速凝水泥基砂漿，震損橋墩的墩身表面由內到外依次設置有環氧樹脂層及碳纖維布，震損橋墩的底部固定有用于壓緊碳纖維布的鋼板壓條，碳纖維布的外表面纏繞有NiTiNb形狀記憶合金絲，在施工時，NiTiNb形狀記憶合金絲連接有用于激活NiTiNb形狀記憶合金絲的形狀記憶效應的外部熱激勵電源設備，該加固結構能夠通過主動約束力與被動約束力相結合實現震損橋墩的加固，且成本較低，耐久性較好。

技術領域

本發明屬于工程結構加固技術領域，涉及一種基于形狀記憶合金及碳纖維布的震損橋墩混合加固結構。

背景技術

自20世紀50年代以來，鋼筋混凝土結構以其堅固耐久、防火性能好等特點在我國橋梁工程中得到了廣泛的應用。但隨著服役時間的推移、環境的影響，即使是選材較好、設計合理、施工質量保證的橋梁也會不斷老化，產生各種各樣的病害如露筋、麻面、表層成塊脫落等等，使結構的安全性能存在隱患。特別是在地震作用下，橋墩一旦發生破壞會造成大量的經濟損失甚至是產生嚴重的生命安全威脅。鋼筋混凝土橋墩作為一種延性構件，在承受較大的地震荷載時可以通過其塑性鉸區的彎曲變形來耗能，因此如何對震損橋墩進行加固變得尤其重要。

側向約束可改善混凝土脆性，提高鋼筋混凝土構件的強度和變形能力。混凝土約束方法分為主動和被動兩種。對于混凝土主動約束，在軸向壓力作用之前側向約束就以預壓力的形式施加于結構構件之上。而對于被動約束，約束力作為混凝土受壓橫向膨脹的結果而間接施加于構件之上。但現有的主動約束以及被動約束手段均存在缺陷：對于被動約束，為使被動約束作用完全被“激活”，混凝土將不可避免產生一定程度的損壞。對于主動約束，目前，用于混凝土主動約束加固最常見的材料為鋼材(預應力鋼絲、預應力鋼絞線和預應力鋼板箍)和纖維增強復合材料(FRP)。但鋼材容易發生銹蝕，耐久性差。FRP需用環氧樹脂層作為粘合劑粘貼在構件表面，有發生脫落的危險。此外，這兩類材料預應力的施加都需借助專用張拉設備，會耗費過多的人力、物力和財力。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于形狀記憶合金及碳纖維布的震損橋墩混合加固結構，該加固結構能夠通過主動約束力與被動約束力相結合實現震損橋墩的加固，且成本較低，耐久性較好。

為達到上述目的，本發明所述的基于形狀記憶合金及碳纖維布的震損橋墩混合加固結構包括用于連接震損橋墩內斷裂鋼筋的套筒擠壓接頭以及用于替換填補震損橋墩周圍松散的混凝土以及修復震損橋墩表面裂縫的速凝水泥基砂漿，震損橋墩的墩身表面由內到外依次設置有環氧樹脂層及碳纖維布，震損橋墩的底部固定有用于壓緊碳纖維布的鋼板壓條，碳纖維布的外表面纏繞有NiTiNb形狀記憶合金絲，在施工時，NiTiNb形狀記憶合金絲連接有用于激活NiTiNb形狀記憶合金絲的形狀記憶效應的外部熱激勵電源設備。

碳纖維布自震損橋墩的底端沿軸向向上纏繞于震損橋墩的外壁上，且碳纖維布的纏繞高度為震損橋墩高度的1/3。

鋼板壓條通過螺栓固定于震損橋墩的底部。

NiTiNb形狀記憶合金絲以40毫米的間距螺旋纏繞于碳纖維布的外側。

本發明具有以下有益效果：