[发明专利]预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁及制备方法

说明书

本发明公开了预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁及制备方法，工字梁，包括若干并排连接的本体，本体包括上翼缘、下翼缘和连接两者的腹板，腹板内设置SMA丝杆，SMA丝杆上下两端分别连接硬质绝缘塑料细条，硬质绝缘塑料细条分别位于上翼缘、下翼缘内。本发明工字梁可以显著提升腹板的抗剪性能，提升构件刚度，提高在腐蚀性环境下替代普通型钢的竞争力。

技术领域

本发明涉及房屋和桥梁结构及制备方法，特别涉及预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁及制备方法。

背景技术

超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-high performance concrete，UHPC)，也称作活性粉末混凝土(RPC，Reactive Powder Concrete)，是过去几十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现工程材料性能的大跨越。基于最大堆积密度理论配置的UHPC，一般不使用粗骨料，为了增强其抗拉性能，一般配置钢纤维或者复合有机纤维，水泥用量较大，水胶比很低。适当配筋的UHPC力学性能接近钢结构，同时UHPC具有优良的耐磨、抗爆性能。因此，UHPC特别适合用于大跨径桥梁、抗爆结构和薄壁结构。适当配筋的工字型薄壁梁式UHPC构件可在高腐蚀型环境下替代普通型钢使用。由于腹板壁厚相对较薄，传统箍筋配置困难，导致薄壁腹板在重载下的易出现剪切破坏。腹板抗剪性能的提升是其应用中需要重点关注的关键问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁。

本发明另一目的是提供所述预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁的制备方法。

技术方案：本发明提供的预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁，包括若干并排连接的本体，本体包括上翼缘、下翼缘和连接两者的腹板，腹板内设置SMA丝杆，SMA丝杆上下两端分别连接硬质绝缘塑料细条，硬质绝缘塑料细条分别位于上翼缘、下翼缘内。

进一步地，所述本体之间通过上翼缘、下翼缘连接。

进一步地，所述硬质绝缘塑料细条打孔，SMA丝杆的上下两端车有螺纹并配设螺帽，SMA丝杆穿孔并拧紧螺帽固定。

进一步地，所述SMA丝杆常温下为马氏体，经过预拉伸至2％应变后放张。

进一步地，所述SMA丝杆的奥氏体相变开始温度(A_s)大于环境最大温度、马氏体相变开始温度(M_s)小于环境最低温度。

进一步地，所述下翼缘区域内配置高强钢丝。

所述的预应力SMA增强薄壁UHPC工字梁的制备方法，包括如下步骤：

S1：对SMA丝杆进行预拉伸至2％的应变后放张；

S2：在SMA丝杆两端车螺纹；

S3：根据SMA丝杆在腹板内的布置间距要求，对硬质绝缘塑料细条进行打孔；

S4：将SMA丝杆依次穿过上下两条硬质绝缘塑料细条上对应的孔洞，并用螺帽进行固定，组装成一个栏杆状网片；

S5：制作浇筑工字梁的模板，并将上述S4中制备好的栏杆状网片布置在模板中的腹板位置，在工字梁下翼缘区域内配置高强钢丝；

S6：浇筑工字梁，完成浇筑后，采用蒸汽养护，7天后拆除模板，放入水中继续养护至28天龄期；

S7：取出S6中养护好的工字梁，将腹板内的SMA丝杆用导线串联的方式连接起来，外加电源，给内嵌在腹板内的SMA丝杆通电升温，监测SMA丝杆达到指定相变温度后，停止通电，完成预应力的生成。