超彈性SMA-ECC加固鋼筋混凝土梁受彎性能試驗研究.pdf

1、隨著材料性能的退化以及作用條件的變化，建筑結構可能不能滿足現(xiàn)有規(guī)范的安全要求，有必要對其進行加固改造。傳統(tǒng)的加固方法，如粘貼 FRP、混凝土增大截面、外粘鋼板等，不能實現(xiàn)結構的高性能化。近年來，智能材料和高性能水泥基復合材料出現(xiàn)及發(fā)展，為建筑結構損傷加固技術提供了新的途徑。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和超彈性特性，可恢復應變達6％-8%，近年來，SMA應用

2、于結構震動控制方面得到廣泛研究和應用；工程水泥基復合材料（Engineered Cementitious Composites，簡稱ECC）是一種高性能纖維增強水泥基復合材料，極限拉應變可達3%~6%，具有良好的超高韌性和裂縫控制能力，其延性遠優(yōu)于普通混凝土。因此，形狀記憶合金和工程水泥基復合材料加固鋼筋混凝土結構，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)越性能，有效提高結構或構件自復位能力、耗能能力和變形能力，以期可以實現(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梁的受彎性能進行了試驗研究，主要研究內容有以下幾個方面：
　?。?）SMA棒材力學性能拉伸試驗。對直徑5.5mm的SMA棒材進行了拉伸試驗以研究其力學性能，考慮了三個因素（熱處理工藝、應變幅值遞增和應變循環(huán)次數(shù)）對SMA棒材力學性能的影響，為加固梁的試驗研究提供基礎。
　?。?）對 SMA/ECC對加固 RC梁的受彎性能進行了試驗研究。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個對比試件，分別對試件進行三分點單向反復加卸載試驗。
　?。?）對SMA/ECC加固RC梁受彎性能參數(shù)進行了分析及評價。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，鋼筋的應變等試驗實測數(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、鋼筋應變-荷載曲線等，研究了采用SMA/ECC材料加固RC梁的受彎性能。
　　（4）SMA/ECC加固RC梁正截面抗彎承載力研究?；诂F(xiàn)有混凝土結構

5、加固規(guī)范中增大截面梁受彎承載力計算公式，考慮SMA恢復力以及ECC強度，推導出采用SMA/ECC加固RC梁受彎承載力的簡明計算公式，通過計算值與試驗值的對比，驗證了計算公式的適用性。
　　試驗結果表明，采用SMA代替普通鋼筋進行加固，可以提高構件的回復性能；采用ECC代替普通混凝土進行加固，可以顯著提高構件的延性，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結構可以提高結構的自復位、高耗能和變形