CN110984620B - 一种形状记忆合金预应力u型箍—frp加固混凝土梁的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁及其施工工艺，包括待加固混凝土梁、外贴FRP、记忆合金预应力U型箍以及外涂封闭砂浆。所述待加固混凝土梁为普通混凝土梁；所述外贴FRP为布或者板材，采用侧面粘贴或者U形粘贴加固在混凝土梁外部，或者底部沿着梁纵向粘贴；所述砂浆为聚合物砂浆，封涂在预应力U型箍外。本发明公开一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工工艺，由于形状记忆合金预应力U型箍的环向紧缩作用以及封涂砂浆的加固，有效避免了传统FRP加固中出现的纤维剥离，提高了FRP的利用率，从而提高了梁的抗剪和抗弯能力，最终提高了梁的承载能力；封涂砂浆还可以有效避免形状记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

Description

一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工 方法

技术领域

本发明涉及一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，属于混凝土结构加固技术领域。

背景技术

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)因具有轻质、高强、耐腐蚀等诸多优点，在混凝土结构加固领域得到了广泛的应用。将其制成布，粘贴于混凝土梁表面进行抗剪加固时，一般有侧面粘贴、U形粘贴和封闭粘贴等3种形式；粘贴于混凝土梁表面进行抗弯加固时，一般采用沿着梁底面纵轴线粘贴的方式。已有试验研究表明，几乎所有的侧面粘贴，绝大多数U形粘贴以及梁底面沿纵轴线方向粘贴加固的梁都会发生纤维布剥离，导致加固梁承载力提高有限、纤维强度利用率很低。当发生剥离破坏时，FRP的最大应变(定义为FRP剥离应变)为其极限抗拉应变的20-50％，而远没有达到其极限抗拉应变。因此寻求有效、便捷的附加锚固结构限制剥离破坏的发生，提高FRP强度利用率和FRP受剪受弯加固钢筋混凝土梁结构性能，对进一步推动FRP加固技术的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，目的是解决传统FRP加固时采用侧面粘贴，U形粘贴或底面直线粘贴加固梁时出现的纤维布剥离，从而导致的加固梁承载力提高有限、纤维强度利用率很低等问题。

本发明的目的是这样实现的，一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，其特征在于，包括混凝土梁、外贴FRP、记忆合金预应力U型箍以及外涂封闭砂浆；

所述外贴FRP通过粘结剂粘贴在混凝土梁表面；记忆合金预应力U型箍设置于外贴FRP外侧；外涂封闭砂浆封涂于记忆合金预应力U型箍外层，加固、防止记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

混凝土梁为普通混凝土梁；外贴FRP为布或者板材，材质为纤维增强复合材料Fiber Reinforced Polymer；记忆合金预应力U型箍所用材料为NiTiNb形状记忆合金；外涂封闭砂浆为聚合物砂浆。

外贴FRP通过粘结剂粘贴在混凝土梁表面时，粘贴方式采用侧面粘贴或者U形粘贴，粘贴于侧面的外贴FRP与混凝土梁纵轴方向垂直；

抗弯加固时采用外贴FRP沿着混凝土梁底部纵轴线粘贴；

混凝土梁采用外贴FRP粘贴进行抗剪加固时，采用侧面粘贴或者U形粘贴；

当外贴FRP采用U形粘贴方式加固，外贴FRP选择使用FRP布。

所述粘结剂为环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂。

所述预应力U型箍采用NiTiNb形状记忆合金，先进行机械拉伸，后配置于外贴FRP外侧，通过螺栓锚固后，两端通电以施加预应力紧缩包在外贴FRP外层。

一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、选定待加固混凝土梁；

2)、清理混凝土梁表面，涂刷粘结剂，粘贴外贴FRP；

3)、采用形状记忆合金预制“井”字型结构；

4)、在低于相变温度的温度环境下对处在马氏体状态下的初始记忆合金“井”字型结构进行机械拉伸，拉伸长度在完全可恢复应变以内；

5)、将“井”字型结构剪断，制成两个U型箍，即两个记忆合金预应力U型箍；

6)、将记忆合金预应力U型箍配置到外贴FRP外层，并通过螺栓锚固；

7)、在记忆合金预应力U型箍两端接线通电，对记忆合金预应力U型箍施加预应力；

8)、将外涂封闭砂浆封涂于记忆合金预应力U型箍外层。

步骤1)中，选定的待加固混凝土梁采用粘贴外贴FRP进行抗剪加固时，采用侧面粘贴或者U形粘贴；

步骤2)中，粘贴的外贴FRP可采用布或者板，粘贴方式可采用侧面粘贴或者U形粘贴，抗弯加固时采用外贴FRP沿着混凝土梁底部纵轴线粘贴；粘结剂为环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂；

步骤3)中，“井”字型结构采用形状记忆合金制备，“井”字形结构的U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸小于混凝土梁横截面尺寸；

步骤5)中，通过“井”字型结构加工得到的记忆合金预应力U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁横截面尺寸相同以方便装配。

步骤4)中，对“井”字型结构进行机械拉伸的步骤为：

将“井”字型结构上下四个端部分别连接到张拉装置的夹具处，连接好后启动张拉装置进行机械张拉，张拉尺寸是通过计算施加预应力后根据记忆合金的本构关系推算得到，纵向张拉完成后，对“井”字型结构进行横向张拉，张拉步骤与纵向张拉相同，张拉完成后“井”字型结构中用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁横截面尺寸相同以方便装配。

所述张拉装置包括左固定钢板、右固定钢板、上锚板、下锚板、若干根上拉杆、若干根下拉杆、上夹具、下夹具以及千斤顶；上锚板、下锚板分别固定于左固定钢板、右固定钢板之间的顶部、底部；上夹具、下夹具置于左固定钢板、右固定钢板之间；上锚板上设有千斤顶，千斤顶经若干根上拉杆与上夹具连接，上锚板上设有若干孔，且若干根上拉杆穿过上锚板上的若干孔，下夹具经若干根下拉杆与下锚板固定；

使用时，“井”字型结构上下四个端部分别连接到张拉装置的上夹具、下夹具处，启动千斤顶，通过推或拉若干根上拉杆带动上夹具上下移动，实现对“井”字型结构纵向张拉；然后，关闭千斤顶，将“井”字型结构上下四个端从张拉装置的上夹具、下夹具处取下，将“井”字型结构左右四个端部分别连接到张拉装置的上夹具、下夹具处，重新启动千斤顶，通过推或拉若干根上拉杆带动上夹具上下移动，实现对“井”字型结构横向张拉。

步骤6)中，记忆合金预应力U型箍的锚固是通过在记忆合金预应力U型箍表面预留孔道后在混凝土梁表面打孔，螺栓旋于U型箍孔道、混凝土梁孔并旋紧，通过螺栓固定来实现记忆合金预应力U型箍锚固于混凝土梁上；

步骤7)中，记忆合金预应力U型箍通电步骤如下：将记忆合金预应力U型箍两端连上夹具，通过导线连接两端夹具和电弧焊机，打开电弧焊机通电，通过变压器控制电压，当记忆合金预应力U型箍受热产生回缩趋势并保持稳定后断电；

步骤8)中，封涂用外涂封闭砂浆为聚合物砂浆，由水泥、骨料和可分散在水中的有机聚合物根据搅拌而成的，进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

本发明方法先进科学，本发明所述的一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁，包括待加固混凝土梁、外贴FRP、记忆合金预应力U型箍以及外涂封闭砂浆。其中，待加固混凝土梁可选择房屋建筑中普通混凝土梁，且该混凝土梁采用FRP粘贴进行抗剪加固时只能采用侧面粘贴或者U形粘贴；外贴FRP为布或者板材，通过粘结剂粘贴在混凝土表面，粘贴方式采用侧面粘贴或者U形粘贴(抗弯加固时采用FRP沿着梁底部纵轴线粘贴)，粘贴于侧面的FRP布或者片材与混凝土纵轴方向垂直；记忆合金预应力U型箍采用NiTiNb形状记忆合金，先进行机械拉伸，后配置于外贴FRP外侧，通过螺栓锚固后，两端通电以施加预应力紧缩包在外贴FRP外层；砂浆为聚合物砂浆，封涂于预应力记忆合金预应力U型箍外层，起到进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍被腐蚀的作用。

本发明所述的一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，包括以下步骤：

1)选定待加固混凝土梁；2)清理混凝土梁表面，涂刷粘结剂，粘贴FRP；3)采用形状记忆合金预制“井”字型结构；4)在低于相变温度的温度环境下对处在马氏体状态下的初始记忆合金“井”字型结构进行机械拉伸，拉伸长度在完全可恢复应变以内；5)将“井”字型结构剪断，制成两个U型箍；6)将U型箍配置到FRP外层，并通过螺栓锚固；7)在U型箍两端接线通电，对U型箍施加预应力；8)在U型箍外封涂砂浆。

具体来说，FRP可以选择AFRP、BFRP、CFRP及GFRP等纤维增强复合材料；粘贴的外贴FRP可采用布或者板，粘贴方式可采用侧面粘贴或者U形粘贴；抗弯加固时采用FRP沿着梁底部纵轴线粘贴；粘结剂可采用环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂；“井”字形结构采用形状记忆合金制备，目的是为了方便对其进行机械拉伸，并且可以将其制成两个U型箍；“井”字形结构的U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸必须小于梁横截面尺寸以方便预应力的施加；对“井”字型结构进行机械拉伸时采用特定的张拉装置；通过“井”字型结构加工得到的U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与梁横截面尺寸相同以方便装配；U型箍的固定是在U型箍表面预留孔洞，后在混凝土梁表面钻孔，通过螺栓锚固固定；U型箍两端接线通电所需要用到的装置为电弧焊机；封涂用砂浆为聚合物砂浆，由水泥、骨料和可以分散在水中的有机聚合物根据规范搅拌而成的，其作用是进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

有益效果：一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，由于记忆合金预应力U型箍的环向紧缩作用以及封涂砂浆（外涂封闭砂浆）的加固，有效避免了传统FRP加固中出现的纤维剥离，提高了FRP的利用率，从而提高了梁的抗剪和抗弯能力，最终提高了梁的承载能力；外涂封闭砂浆还可以有效避免记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

综上，本发明公开一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，包括待加固混凝土梁、外贴FRP、记忆合金预应力U型箍以及外涂封闭砂浆。所述待加固混凝土梁为普通混凝土梁；所述外贴FRP为布或者板材，采用侧面粘贴或者U形粘贴加固在混凝土梁外部，或者底部沿着梁纵向粘贴；所述砂浆为聚合物砂浆，封涂在预应力U型箍外。本发明公开一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，由于形状记忆合金预应力U型箍的环向紧缩作用以及封涂砂浆的加固，有效避免了传统FRP加固中出现的纤维剥离，提高了FRP的利用率，从而提高了梁的抗剪和抗弯能力，最终提高了梁的承载能力；封涂砂浆还可以有效避免形状记忆合金预应力U型箍被腐蚀。

附图说明

图1为一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的横截面图。

图2为混凝土梁粘贴外贴FRP后的正视图。

图3为混凝土梁粘贴外贴FRP后的仰视图。

图4为“井”字型结构示意图。

图5 为“井”字型结构张拉示意图。

图6 为张拉设备示意图。

图7 为张拉设备张拉“井”字型结构正视图。

图8 为“井”字型结构经剪断加工后的U型箍。

图为9 U型箍锚固后混凝土梁的正视图。

图为10 U型箍通电施加预应力示意图。

图为11 封涂砂浆后的混凝土梁的正视图。

图中：1混凝土梁、2外贴FRP、3记忆合金预应力U型箍、4外涂封闭砂浆、5螺栓、6“井”字型结构、7拉伸装置、71-1左固定钢板、71-2右固定钢板、72-1上锚板、72-2下锚板、73-1上拉杆、73-2下拉杆、74-1上夹具、74-2下夹具、75千斤顶、8夹具、9导线、10电弧焊机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释：

一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁，包括混凝土梁1、外贴FRP2、记忆合金预应力U型箍3以及外涂封闭砂浆4；外贴FRP2通过粘结剂粘贴在混凝土梁1表面；记忆合金预应力U型箍3设置于外贴FRP2外侧；外涂封闭砂浆4封涂于记忆合金预应力U型箍3外层，加固、防止记忆合金预应力U型箍3被腐蚀。混凝土梁1为普通混凝土梁；外贴FRP2为布或者板材，材质为纤维增强复合材料Fiber Reinforced Polymer；记忆合金预应力U型箍3所用材料为NiTiNb形状记忆合金；外涂封闭砂浆4为聚合物砂浆。

外贴FRP2通过粘结剂粘贴在混凝土梁1表面时，粘贴方式采用侧面粘贴或者U形粘贴，粘贴于侧面的外贴FRP2与混凝土梁1纵轴方向垂直；抗弯加固时采用外贴FRP2沿着混凝土梁1底部纵轴线粘贴；混凝土梁1采用外贴FRP2粘贴进行抗剪加固时，采用侧面粘贴或者U形粘贴；当外贴FRP2采用U形粘贴方式加固，外贴FRP2选择使用FRP布。粘结剂可采用环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂。预应力U型箍3采用NiTiNb形状记忆合金，先进行机械拉伸，后配置于外贴FRP2外侧，通过螺栓锚固后，两端通电以施加预应力紧缩包在外贴FRP2外层。

一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，包括以下步骤：

1)、选定待加固混凝土梁1；

2)、清理混凝土梁1表面，涂刷粘结剂，粘贴外贴FRP2；

3)、采用形状记忆合金预制“井”字型结构6；

4)、在低于相变温度的温度环境下对处在马氏体状态下的初始记忆合金“井”字型结构6进行机械拉伸，拉伸长度在完全可恢复应变以内；

5)、将“井”字型结构6剪断，制成两个U型箍3，即两个记忆合金预应力U型箍3；

6)、将记忆合金预应力U型箍3配置到外贴FRP2外层，并通过螺栓5锚固；

7)、在记忆合金预应力U型箍3两端接线通电，对记忆合金预应力U型箍3施加预应力；

8)、将外涂封闭砂浆4封涂于记忆合金预应力U型箍3外层。

其中：

步骤1)中，选定的待加固混凝土梁1采用粘贴外贴FRP2进行抗剪加固时，采用侧面粘贴或者U形粘贴；

步骤2)中，粘贴的外贴FRP2可采用布或者板，粘贴方式可采用侧面粘贴或者U形粘贴，抗弯加固时采用外贴FRP2沿着混凝土梁1底部纵轴线粘贴；粘结剂可采用环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂；

步骤3)中，“井”字型结构6采用形状记忆合金制备，“井”字形结构的U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸小于混凝土梁1横截面尺寸；

步骤5)中，通过“井”字型结构6加工得到的记忆合金预应力U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁1横截面尺寸相同以方便装配。

步骤4)中，对“井”字型结构6进行机械拉伸的步骤为：

将“井”字型结构6上下四个端部分别连接到张拉装置7的夹具处，连接好后启动张拉装置7进行机械张拉，张拉尺寸是通过计算施加预应力后根据记忆合金的本构关系推算得到，纵向张拉完成后，对“井”字型结构6进行横向张拉，张拉步骤与纵向张拉相同，张拉完成后“井”字型结构中用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁1横截面尺寸相同以方便装配；张拉装置7由下述部件组合而成：左右固定钢板71-1和71-2、上下锚板72-1和72-2、多根拉杆73-1和73-2、上下夹具74-1和74-2以及千斤顶75；

张拉装置7包括左固定钢板71-1、右固定钢板71-2、上锚板72-1、下锚板72-2、若干根上拉杆73-1、若干根下拉杆73-2、上夹具74-1、下夹具74-2以及千斤顶75；上锚板72-1、下锚板72-2分别固定于左固定钢板71-1、右固定钢板71-2之间的顶部、底部；上夹具74-1、下夹具74-2置于左固定钢板71-1、右固定钢板71-2之间；上锚板72-1上设有千斤顶75，千斤顶75经若干根上拉杆73-1与上夹具74-1连接，上锚板72-1上设有若干孔，且若干根上拉杆73-1穿过上锚板72-1上的若干孔，下夹具74-2经若干根下拉杆73-2与下锚板72-2固定；

使用时，“井”字型结构6上下四个端部分别连接到张拉装置7的上夹具74-1、下夹具74-2处，启动千斤顶75，通过推或拉若干根上拉杆73-1带动上夹具74-1上下移动，实现对“井”字型结构6纵向张拉；然后关闭千斤顶75，将“井”字型结构6上下四个端从张拉装置7的上夹具74-1、下夹具74-2处取下，将“井”字型结构6左右四个端部分别连接到张拉装置7的上夹具74-1、下夹具74-2处，启动千斤顶75，通过推或拉若干根上拉杆73-1带动上夹具74-1上下移动，实现对“井”字型结构6横向张拉。

步骤6)中，记忆合金预应力U型箍3的锚固是通过在记忆合金预应力U型箍3表面预留孔道后在混凝土梁1表面打孔，螺栓5旋于U型箍3孔道、混凝土梁孔并旋紧，通过螺栓5固定来实现记忆合金预应力U型箍3锚固于混凝土梁1上。

步骤7)中，记忆合金预应力U型箍3通电步骤如下：将记忆合金预应力U型箍3两端连上夹具8，通过导线9连接两端夹具8和电弧焊机10，打开电弧焊机10通电，通过变压器控制电压，当记忆合金预应力U型箍3受热产生回缩趋势并保持稳定后断电。

步骤8)中，封涂用外涂封闭砂浆4为聚合物砂浆，由水泥、骨料和可分散在水中的有机聚合物根据搅拌而成的，进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍3被腐蚀。

如图1-11所示，所述待加固混凝土1梁为普通混凝土梁；所述外贴FRP2为布或者板材；所述记忆合金预应力U型箍3所用材料为NiTiNb形状记忆合金；所述外涂封闭砂浆4为聚合物砂浆。

所述待加固混凝土梁1可选择房屋建筑中普通混凝土梁，且该混凝土梁采用FRP粘贴进行抗剪加固时只能采用侧面粘贴或者U形粘贴。图中混凝土梁1为梁整体的一部分，梁左侧为混凝土柱。

所述外贴FRP2为布或者板材，通过粘结剂粘贴在混凝土表面，粘贴方式采用侧面粘贴或者U形粘贴(抗弯加固时采用FRP2沿着梁底部纵轴线粘贴，加固示意图如图3所示)，粘贴于侧面的FRP布或者片材与混凝土纵轴方向垂直。所述粘结剂可采用环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂。外贴FRP2采用U形粘贴方式加固后如图2所示，图中外贴FRP2选择使用FRP布。

所述记忆合金预应力U型箍3采用NiTiNb形状记忆合金，先进行机械拉伸，后配置于外贴FRP2外侧，通过螺栓5锚固后，两端通电以施加预应力紧缩包在外贴FRP2外层。拉伸制备完成后的记忆合金预应力U型箍如图8所示，记忆合金预应力U型箍锚固到梁上后的结构正视图如图9所示。

所述外涂封闭砂浆4为聚合物砂浆，封涂于记忆合金预应力U型箍3外层，起到进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍3被腐蚀的作用，封涂砂浆后的结构正视图如图11所示。

一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，具体步骤如下：

1)选定待加固混凝土梁1，且选定的梁采用粘贴FRP进行抗剪加固时只能采用侧面粘贴或者U形粘贴。

2)清理混凝土梁1表面，涂刷粘结剂，粘贴外贴FRP2。其中外贴FRP2可以选择AFRP、BFRP、CFRP及GFRP等纤维增强复合材料；外贴FRP2可采用布或者板，粘贴方式可采用侧面粘贴或者U形粘贴(抗弯加固时采用外贴FRP2沿着梁底部纵轴线粘贴，加固示意图如图3所示)；粘结剂可采用环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂。外贴FRP粘贴完成后如图2和图3所示，图中外贴FRP2均选择使用布，图2中外贴FRP2采用U形粘贴，适用于抗剪加固，图3中外贴FRP2采用沿着梁底部纵轴线粘贴，适用于抗弯加固。

3)预制“井”字型结构6。其中“井”字型结构6采用形状记忆合金制备，目的是为了方便对其进行机械拉伸，并且可以将其制成两个记忆合金预应力U型箍3，“井”字形结构6的U型箍用来包裹混凝土梁1的部分的横截面尺寸必须小于梁横截面尺寸以方便预应力的施加。“井”字形结构如图4所示。

4)在低于相变温度的温度环境下对在马氏体状态下的初始记忆合金“井”字型结构6进行机械拉伸，拉伸长度在完全可恢复应变以内。其中，对“井”字型结构6的拉伸方向如图5所示；拉伸装置7包括左固定钢板71-1、右固定钢板71-2、上锚板72-1、下锚板72-2、多根上拉杆73-1、多根下拉杆73-2、上夹具74-1、下夹具74-2以及千斤顶75组合而成，如图6所示；对“井”字型结构6进行机械拉伸的步骤如下：将“井”字型结构6上下四个端部分别连接到张拉装置7的上夹具74-1、下夹具74-2处，连接好后启动张拉装置7进行机械张拉，张拉尺寸是通过计算施加预应力后根据记忆合金的本构关系推算得到，纵向张拉完成后，对“井”字型结构6进行横向张拉，张拉步骤与纵向张拉相同，张拉完成后“井”字型结构6用来包裹混凝土梁1的部分的横截面尺寸与梁横截面尺寸相同，张拉装置张拉“井”字型结构的正视图如图7所示。

5)将“井”字型结构6剪断，制成两个记忆合金预应力U型箍3。通过“井”字型结构6加工得到的记忆合金预应力U型箍3用来包裹混凝土梁1的部分的横截面尺寸与梁横截面尺寸相同以方便装配，加工后得到的记忆合金预应力U型箍如图8所示。

6)将记忆合金预应力U型箍3配置到外贴FRP2外层，并通过螺栓5锚固。记忆合金预应力U型箍3的锚固是通过在记忆合金预应力U型箍3表面预留孔道后在混凝土梁1表面打孔，通过螺栓固定来实现的，锚固后的梁截面正视图如图9所示。

7)在记忆合金预应力U型箍3两端接线通电，对记忆合金预应力U型箍3加预应力。记忆合金预应力U型箍3通电步骤如下：将记忆合金预应力U型箍3两端连上夹具8，通过导线9连接两端夹具8和电弧焊机10，打开电弧焊机10通电，通过变压器控制电压，当记忆合金预应力U型箍3受热产生回缩趋势并保持稳定后断电。记忆合金预应力U型箍3通电施加预应力示意图如图10所示。

8)在记忆合金预应力U型箍3外涂封闭砂浆4。外涂的封闭砂浆4为聚合物砂浆，由水泥、骨料和可以分散在水中的有机聚合物根据规范搅拌而成的，其作用是进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍3被腐蚀，外涂的封闭砂浆4封涂完成后梁截面正视图如图11所示。

Claims (2)

1.一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，其特征在于，包括混凝土梁（1）、外贴FRP（2）、记忆合金预应力U型箍（3）以及外涂封闭砂浆（4）；

所述外贴FRP（2）通过粘结剂粘贴在混凝土梁（1）表面；记忆合金预应力U型箍（3）设置于外贴FRP（2）外侧；外涂封闭砂浆（4）封涂于记忆合金预应力U型箍（3）外层，加固、防止记忆合金预应力U型箍（3）被腐蚀；

所述记忆合金预应力U型箍（3）采用NiTiNb形状记忆合金，先进行机械拉伸，后配置于外贴FRP（2）外侧，通过螺栓（5）锚固后，两端通电以施加预应力紧缩包在外贴FRP（2）外层；

混凝土梁（1）为普通混凝土梁；外贴FRP（2）为布或者板材，材质为纤维增强复合材料Fiber Reinforced Polymer；外涂封闭砂浆（4）为聚合物砂浆；

形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁在施工时，包括以下步骤：

1)、选定待加固混凝土梁（1）；

2)、清理混凝土梁（1）表面，涂刷粘结剂，粘贴外贴FRP（2）；

3)、采用形状记忆合金预制“井”字型结构（6）；

4)、在低于相变温度的温度环境下对处在马氏体状态下的初始记忆合金“井”字型结构（6）进行机械拉伸，拉伸长度在完全可恢复应变以内；

5)、将“井”字型结构（6）剪断，制成两个记忆合金预应力U型箍（3）；

6)、将记忆合金预应力U型箍（3）配置到外贴FRP（2）外层，并通过螺栓（5）锚固；

7)、在记忆合金预应力U型箍（3）两端接线通电，对记忆合金预应力U型箍（3）施加预应力；

8)、将外涂封闭砂浆（4）封涂于记忆合金预应力U型箍（3）外层；

步骤1)中，选定的待加固混凝土梁（1）采用粘贴外贴FRP进行抗剪加固时，采用侧面粘贴或者U形粘贴；

步骤2)中，粘贴的外贴FRP可采用布或者板，粘贴方式可采用侧面粘贴或者U形粘贴，抗弯加固时采用外贴FRP（2）沿着混凝土梁（1）底部纵轴线粘贴；步骤3)中，“井”字型结构（6）采用形状记忆合金制备，“井”字型结构的U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸小于混凝土梁（1）横截面尺寸；

步骤5)中，通过“井”字型结构（6）加工得到的记忆合金预应力U型箍用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁（1）横截面尺寸相同以方便装配；

步骤4)中，对“井”字型结构（6）进行机械拉伸的步骤为：

将“井”字型结构（6）上下四个端部分别连接到张拉装置（7）的夹具处，连接好后启动张拉装置（7）进行机械张拉，张拉尺寸是通过计算施加预应力后根据记忆合金的本构关系推算得到，纵向张拉完成后，对“井”字型结构（6）进行横向张拉，张拉步骤与纵向张拉相同，张拉完成后“井”字型结构中用来包裹混凝土梁的部分的横截面尺寸与混凝土梁（1）横截面尺寸相同以方便装配；

所述张拉装置（7）包括左固定钢板（71-1）、右固定钢板（71-2）、上锚板（72-1）、下锚板（72-2）、若干根上拉杆（73-1）、若干根下拉杆（73-2）、上夹具（74-1）、下夹具（74-2）以及千斤顶（75）；上锚板（72-1）、下锚板（72-2）分别固定于左固定钢板（71-1）、右固定钢板（71-2）之间的顶部、底部；上夹具（74-1）、下夹具（74-2）置于左固定钢板（71-1）、右固定钢板（71-2）之间；上锚板（72-1）上设有千斤顶（75），千斤顶（75）经若干根上拉杆（73-1）与上夹具（74-1）连接，上锚板（72-1）上设有若干孔，且若干根上拉杆（73-1）穿过上锚板（72-1）上的若干孔，下夹具（74-2）经若干根下拉杆（73-2）与下锚板（72-2）固定；

使用时，“井”字型结构（6）上下四个端部分别连接到张拉装置（7）的上夹具（74-1）、下夹具（74-2）处，启动千斤顶（75），通过推或拉若干根上拉杆（73-1）带动上夹具（74-1）上下移动，实现对“井”字型结构（6）纵向张拉；然后关闭千斤顶（75），将“井”字型结构（6）上下四个端从张拉装置（7）的上夹具（74-1）、下夹具（74-2）处取下，将“井”字型结构（6）左右四个端部分别连接到张拉装置（7）的上夹具（74-1）、下夹具（74-2）处，重新启动千斤顶（75），通过推或拉若干根上拉杆（73-1）带动上夹具（74-1）上下移动，实现对“井”字型结构（6）横向张拉；

步骤6)中，记忆合金预应力U型箍（3）的锚固是通过在记忆合金预应力U型箍（3）表面预留孔道后在混凝土梁（1）表面打孔，螺栓（5）旋于记忆合金预应力U型箍（3）孔道、混凝土梁孔并旋紧，通过螺栓（5）固定来实现记忆合金预应力U型箍（3）锚固于混凝土梁（1）上；

步骤7)中，记忆合金预应力U型箍（3）通电步骤如下：将记忆合金预应力U型箍（3）两端连上夹具（8），通过导线（9）连接两端夹具和电弧焊机（10），打开电弧焊机（10）通电，通过变压器控制电压，当记忆合金预应力U型箍（3）受热产生回缩趋势并保持稳定后断电；

步骤8)中，外涂封闭砂浆（4）由水泥、骨料和可分散在水中的有机聚合物搅拌而成的，进一步加固以及防止记忆合金预应力U型箍（3）被腐蚀。

2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金预应力U型箍—FRP加固混凝土梁的施工方法，其特征在于，所述粘结剂为环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂或脲醛树脂粘结剂。

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