[發明專利]一種SMA-FRP抗剪增強混凝土梁裝置及其實施方法

有效

• 申請號: 201911229403.2
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN111042563B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 王文煒;沈楊;胡偉;周暢;薛彥杰;田俊;黃輝;李杉;尹世平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02;E04G21/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 朱欣欣

本發明一種SMA?FRP抗剪增強混凝土梁裝置及其實施方法，該裝置包括鋼夾頭、SMA?FRP復合材料、通電裝置以及安裝于混凝土梁上的組合框架裝置，組合框架裝置通過鋼夾頭與通電裝置相連；具體實施方法為，首先組合框架裝置，并夾緊于混凝土梁上，將SMA?FRP復合材料一端粘貼于混凝土梁上，然后另一端通過內鋼壓條、外鋼壓條和頂鋼壓條夾緊錨固，最后使用鋼夾頭和通電裝置對SMA?FRP復合材料進行通電加熱，激活預先張拉的SMA絲材，使SMA絲材產生回復，將預應力引入到FRP片材中，本發明中的裝置構造簡單，施工成本低，施工效率高，操作方便。

技術領域

本發明屬于土木工程、建筑工程、公路工程和市政工程領域，涉及一種SMA-FRP抗剪增強混凝土梁裝置及其實施方法。

背景技術

纖維復合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）具有抗拉強度高、耐久性好、質量輕、彈性性能優越、施工方便等優點，常采用外貼的方式對梁體加固。但在實際工程中，對FRP片材引入預應力時，存在著施工工序復雜，張拉設備龐大等缺點。有鑒于此，有學者提出了使用將FRP與形狀記憶合金（Shaped Memory Alloy，SMA）復合形成復合材料增強結構構件的設想。SMA具有獨特的形狀記憶效應和超彈性，在受限回復時能產生很大的驅動力。即通過SMA回復力，帶動FRP產生預應力。這項技術需要預先設置錨固裝置，阻止具有預拉伸應變的SMA絲材回縮，然后對SMA絲材進行通電，使其回復，產生預應力。本發明裝置可在需要維修加固的混凝土構件兩側粘貼FRP/SMA復合材料，對SMA絲材進行夾緊錨固，然后通電回復，從而在FRP片材中引入預應力。本發明的裝置占用空間小，錨固效率高，無需在混凝土梁上打孔，操作簡便，可廣泛適用于土木工程結構構件的維修與加固工程中。

在公開號為CN207406031U的專利文件中，公開了一種FRP片材預應力張拉機械裝置。該裝置中設計了一種波紋狀夾持裝置，通過波紋狀夾持作用夾緊FRP片材，避免FRP片材在夾具內滑動。夾具的另一端設置張拉裝置，從而完成對FRP片材施加預應力。該項專利中僅涉及一種FRP片材的夾具，預應力的引入原理與本發明完全不同，且該夾具裝置占用空間大，構造復雜，預應力施加的工序較為繁瑣。

在公開號為CN106836021A的專利中，公開了一種預應力FRP片材抗剪加固混凝土梁實驗裝置。該裝置通過在梁側面上設置錨固裝置、壓條和轉向裝置，束縛FRP于梁上。在位于梁側一段距離設置限位裝置、穩定裝置和千斤頂，張拉FRP，從而引入預應力。該專利裝置需要在梁澆筑時提前埋置錨固鋼條和螺桿，并且需要設置復雜的張拉裝置，占用空間大且程序較繁瑣。

綜上所述，現有公開的相關專利中，均是關于通過機械式張拉錨固裝置對FRP片材引入預應力的。利用SMA絲材的通電回復原理引入預應力與此完全不同。本發明正是基于SMA絲材通電回復引入預應力的原理，設計了一種預應力SMA-FRP復合材料抗剪增強混凝土梁裝置及其實施方法。本發明的裝置占用空間小，錨固效率高，無需在加固梁上打孔，操作簡便。

發明內容

技術問題：一種預應力SMA-FRP復合材料抗剪增強混凝土梁裝置及其實施方法，該裝置可以有效錨固SMA絲材，使其在通電回復過程中，將預應力引入到FRP片材中。本發明可以對混凝土梁進行抗剪加固，起到限制裂縫開展，改善混凝土梁的正常使用性能的作用。本發明提供的一種預應力SMA-FRP復合材料抗剪增強混凝土梁裝置，適用于各種截面形式的混凝土梁抗剪加固，材料性能利用率高，可以充分發揮FRP片材輕質高強的特性。

技術方案：