[发明专利]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

权利要求书

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。