CN110359728A - 一种矩形截面rc柱主动约束加固装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矩形截面RC柱主动约束加固装置，包括若干矩形框架，其中，各矩形框架自上到下依次套接固定于RC柱上，且各矩形框架均包括两根矩形截面薄钢管及两根NiTiNb形状记忆合金杆件，其中，两根NiTiNb形状记忆合金杆件的一端均穿过并固定于一根矩形截面薄钢管上，两根NiTiNb形状记忆合金杆件的另一端均穿过并固定于另一根矩形截面薄钢管上，其中，矩形截面薄钢管固定有固定支座，所述固定支座固定于RC柱上；各矩形框架中的NiTiNb形状记忆合金杆件连接有用于激活NiTiNb形状记忆合金杆件形状记忆效应的外部热激励电源设备，该装置能够实现RC柱的主动约束加固，克服传统主动约束加固方法带来的各种问题。
Description
技术领域
本发明属于工程结构加固技术领域，涉及一种矩形截面RC柱主动约束加固装置。
背景技术
侧向约束可改善混凝土脆性，提高钢筋混凝土构件的强度和变形能力。混凝土约束方法分为主动和被动两种。两种方法之间的主要区别在于：对于混凝土主动约束，在轴向压力作用之前侧向约束就以预压力的形式施加于结构构件之上。而对于被动约束，约束力作为混凝土受压横向膨胀的结果而间接施加于构件之上。为使被动约束作用完全被“激活”，混凝土将不可避免产生一定程度的损坏。无约束混凝土在弹性变形阶段被压实后，体积便开始迅速膨胀直至失效。类似地，被动约束混凝土在弹性区域也会出现体积压缩，但当混凝土发生短暂体积膨胀后，被动约束力不断被“激活”,混凝土体积可继续被压缩。对主动约束混凝土而言，预压应力在荷载作用之前就引起了一定的体积应变，为了克服该体积应变的约束作用，需施加更大的轴向应力。与被动约束混凝土相比，混凝土失效点进一步被推迟。综上可知，主动约束可使混凝土具有更优良的力学性能。
目前，用于混凝土主动约束加固最常见的材料为钢材(预应力钢丝、预应力钢绞线和预应力钢板箍)和纤维增强复合材料(FRP)。但钢材容易发生锈蚀，耐久性差。FRP需用环氧树脂作为粘合剂粘贴在构件表面，有发生脱落的危险。此外，这两类材料预应力的施加都需借助专用张拉设备，会耗费过多的人力、物力和财力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种矩形截面RC柱主动约束加固装置，该装置能够实现RC柱的主动约束加固，克服传统主动约束加固方法带来的各种问题。
为达到上述目的，本发明所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置包括若干矩形框架，其中，各矩形框架自上到下依次套接固定于RC柱上，且各矩形框架均包括两根矩形截面薄钢管及两根NiTiNb形状记忆合金杆件，其中，两根NiTiNb形状记忆合金杆件的一端均穿过并固定于一根矩形截面薄钢管上，两根NiTiNb形状记忆合金杆件的另一端均穿过并固定于另一根矩形截面薄钢管上，其中，矩形截面薄钢管固定有固定支座，所述固定支座固定于RC柱上；
各矩形框架中的NiTiNb形状记忆合金杆件连接有用于激活NiTiNb形状记忆合金杆件形状记忆效应的外部热激励电源设备。
同一RC柱的侧面上，NiTiNb形状记忆合金杆件与矩形截面薄钢管自上到下依次相间分布。
同一RC柱的侧面上，相邻两根矩形截面薄钢管之间通过竖向连接钢板相连接，其中，所述竖向连接钢板穿过所述相邻两根矩形截面薄钢管之间的NiTiNb形状记忆合金杆件与RC柱的侧面之间。
竖向连接钢板的端部设置有卡扣，矩形截面薄钢管的侧壁上设置有用于供所述卡扣嵌入的凹槽。
螺栓穿过固定支座插入于RC柱内将固定支座固定于RC柱上。
各NiTiNb形状记忆合金杆件端部的侧面设置有外螺纹，NiTiNb形状记忆合金杆件的端部穿过矩形截面薄钢管后套接有垫片及螺母将矩形截面薄钢管与NiTiNb形状记忆合金杆件相连接。
矩形截面薄钢管的端部伸出到RC柱侧面外100mm。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置在具体操作时，RC柱上自上到下依次设置有若干矩形框架，其中，各矩形框架由两根矩形截面薄钢管及两根NiTiNb形状记忆合金杆件组成，矩形截面薄钢管固定于RC柱上，在安装时，将各NiTiNb形状记忆合金杆件与外部热激励电源设备相连接，利用NiTiNb形状记忆合金杆件的电阻热激活形状记忆效应，NiTiNb形状记忆合金杆件产生的回复力通过矩形截面薄钢管传递至RC柱上，从而在RC柱上产生主动约束力，实现RC柱的主动约束加固，克服传统预应力结构预应力施加步骤繁琐、预应力施工机械繁重和预应力损失严重等缺陷，并有效提升工程结构质量和施工速度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中外部热激励电源设备9与NiTiNb形状记忆合金杆件7的连接关系图；
图3为本发明中竖向连接钢板1与矩形截面薄钢管3的连接示意图。
其中：1为竖向连接钢板、2为卡扣、3为矩形截面薄钢管、4为凹槽、5为固定支座、6为RC柱、7为NiTiNb形状记忆合金杆件、8为螺母、9为外部热激励电源设备、10为电线、11为垫片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1至图3，本发明所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置包括若干矩形框架，其中，各矩形框架自上到下依次套接固定于RC柱6上，且各矩形框架均包括两根矩形截面薄钢管3及两根NiTiNb形状记忆合金杆件7，其中，两根NiTiNb形状记忆合金杆件7的一端均穿过并固定于一根矩形截面薄钢管3上，两根NiTiNb形状记忆合金杆件7的另一端均穿过并固定于另一根矩形截面薄钢管3上，其中，矩形截面薄钢管3固定有固定支座5，所述固定支座5固定于RC柱6上；各矩形框架中的NiTiNb形状记忆合金杆件7连接有用于激活NiTiNb形状记忆合金杆件7形状记忆效应的外部热激励电源设备9。
同一RC柱6的侧面上，NiTiNb形状记忆合金杆件7与矩形截面薄钢管3自上到下依次相间分布；同一RC柱6的侧面上，相邻两根矩形截面薄钢管3之间通过竖向连接钢板1相连接，其中，所述竖向连接钢板1穿过所述相邻两根矩形截面薄钢管3之间的NiTiNb形状记忆合金杆件7与RC柱6的侧面之间；竖向连接钢板1的端部设置有卡扣2，矩形截面薄钢管3的侧壁上设置有用于供所述卡扣2嵌入的凹槽4。
螺栓穿过固定支座5插入于RC柱6内将固定支座5固定于RC柱6上；各NiTiNb形状记忆合金杆件7端部的侧面设置有外螺纹，NiTiNb形状记忆合金杆件7的端部穿过矩形截面薄钢管3后套接有垫片11及螺母8将矩形截面薄钢管3与NiTiNb形状记忆合金杆件7相连接；矩形截面薄钢管3的端部伸出到RC柱6侧面外100mm。
本发明的实施过程为：
1)先通过固定支座5将矩形截面薄钢管3安装至RC柱6上；
2)使用竖向连接钢板1将RC柱6各侧面上相邻的矩形截面薄钢管3连为一体；
3)使用螺母8及垫片11将NiTiNb形状记忆合金杆件7的端部与矩形截面薄钢管3的端部相连接；
4)将各NiTiNb形状记忆合金杆件7与外部热激励电源设备9通过电线10相连接，利用NiTiNb形状记忆合金杆件7的电阻热激活形状记忆效应，NiTiNb形状记忆合金杆件7产生的回复力通过矩形截面薄钢管3传递至RC柱6上，从而在RC柱6上产生主动约束力。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受专利法的保护。
Claims (7)
1.一种矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，包括若干矩形框架，其中，各矩形框架自上到下依次套接固定于RC柱(6)上，且各矩形框架均包括两根矩形截面薄钢管(3)及两根NiTiNb形状记忆合金杆件(7)，其中，两根NiTiNb形状记忆合金杆件(7)的一端均穿过并固定于一根矩形截面薄钢管(3)上，两根NiTiNb形状记忆合金杆件(7)的另一端均穿过并固定于另一根矩形截面薄钢管(3)上，其中，矩形截面薄钢管(3)固定有固定支座(5)，所述固定支座(5)固定于RC柱(6)上；
各矩形框架中的NiTiNb形状记忆合金杆件(7)连接有用于激活NiTiNb形状记忆合金杆件(7)形状记忆效应的外部热激励电源设备(9)。
2.根据权利要求1所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，同一RC柱(6)的侧面上，NiTiNb形状记忆合金杆件(7)与矩形截面薄钢管(3)自上到下依次相间分布。
3.根据权利要求1所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，同一RC柱(6)的侧面上，相邻两根矩形截面薄钢管(3)之间通过竖向连接钢板(1)相连接，其中，所述竖向连接钢板(1)穿过所述相邻两根矩形截面薄钢管(3)之间的NiTiNb形状记忆合金杆件(7)与RC柱(6)的侧面之间。
4.根据权利要求3所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，竖向连接钢板(1)的端部设置有卡扣(2)，矩形截面薄钢管(3)的侧壁上设置有用于供所述卡扣(2)嵌入的凹槽(4)。
5.根据权利要求1所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，螺栓穿过固定支座(5)插入于RC柱(6)内将固定支座(5)固定于RC柱(6)上。
6.根据权利要求1所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，各NiTiNb形状记忆合金杆件(7)端部的侧面设置有外螺纹，NiTiNb形状记忆合金杆件(7)的端部穿过矩形截面薄钢管(3)后套接有垫片(11)及螺母(8)将矩形截面薄钢管(3)与NiTiNb形状记忆合金杆件(7)相连接。
7.根据权利要求1所述的矩形截面RC柱主动约束加固装置，其特征在于，矩形截面薄钢管(3)的端部伸出到RC柱(6)侧面外100mm。
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