[发明专利]一种圆形混凝土柱横向预应力加固构造及加固方法

说明书

本发明涉及一种圆形混凝土柱横向预应力加固构造，包括圆形混凝土柱(1)和形状记忆合金板(2)；所述的形状记忆合金板(2)弯曲后包裹住圆形混凝土柱(1)表面已开裂或具有开裂风险的区域，形状记忆合金板(2)两端锚固。与现有技术相比，本发明将预先张拉过的形状记忆合金宽板绕圆形混凝土柱需要加固的区域完全包裹住，激活形状记忆合金后可在开裂部位产生横向压应力，降低结构开裂部位的应力幅，进而抑制裂缝的萌生与扩展，施工过程中无需复杂的施工设备，且对曲面表面的适应性优秀。

技术领域

本发明涉及土木工程加固技术领域，具体涉及一种圆形混凝土柱横向预应力加固构造及加固方法。

背景技术

混凝土结构目前是我国最主要的建筑结构形式，占到现有建筑结构总数的一半以上。其中，钢筋混凝土柱是应用广泛的竖向承重构件，起到支撑结构，并将荷载传至基础的作用。随着使用年限的增加，大量建筑物因结构老化、自然灾害、人为损伤等各种因素，逐渐萌生出裂缝，严重影响了使用安全；部分建筑物因设计规范的更新，已不能满足现行规范。为了避免拆除带来的超高成本，对既有开裂结构进行加固补强成为目前的主流方法，相关技术及应用也逐渐成为土木工程领域内的研究热点。

混凝土柱裂缝的传统修复方法包括增大截面法、外包加固法、置换混凝土加固法、改变传力途径加固法等。这些技术已经在实践中证明能够改善原结构损伤部位的受力情况，但往往会带来新的问题。例如增大截面法会减小建筑物的使用面积，且施工量较大；置换混凝土法在作业时易伤及原结构，产生新的损伤源。外包加固法无需湿作业，操作简便，但存在耐久性、维护成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆形混凝土柱横向预应力加固构造及加固方法，有效降低结构应力幅，抑制裂缝萌生与扩展。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种圆形混凝土柱横向预应力加固构造，包括圆形混凝土柱和形状记忆合金板；所述的形状记忆合金板弯曲后包裹住圆形混凝土柱表面已开裂或具有开裂风险的区域，形状记忆合金板两端锚固。

本发明加固构造适用于修复表面已开裂或存在开裂风险的圆形混凝土柱。

形状记忆合金(SMA)具有不同于一般合金的形状记忆效应及超弹性，具体表现为：合金在较低温度下产生一定限度的塑性变形后，当温度升高至临界温度后，能够恢复至变形前的形状。如果将预拉伸后的形状记忆合金通过胶接、栓接等方式与待加固结构固定，限制形状记忆合金升温后的变形回复过程，则可在待加固结构内引入预压应力，从而抑制裂缝的萌生与发展。

优选地，所述的形状记忆合金板包裹圆形混凝土柱，竖向完全覆盖带裂缝区域或具有开裂风险的区域。

优选地，所述的形状记忆合金板材料为铁基形状记忆合金(Fe-SMA)。

优选地，所述的形状记忆合金板张拉预应变为4～8％。形状记忆合金热激活后产生的预应力大小与预应变水平呈正相关关系。预应变过小，合金的性能得不到充分发挥；预应变过大，合金内会产生不具有形状记忆效应的α-马氏体。

优选地，所述的形状记忆合金板的激活温度为150～400℃。不同元素组成的形状记忆合金具有不同的恢复力-温度关系，其最佳的激活温度也不尽相同。本发明的形状记忆合金的激活温度根据其恢复力-温度曲线进行选择。

优选地，所述的形状记忆合金板的预应力激活方式为陶瓷加热片热激活，可以精确调节激活温度，使形状记忆合金的恢复性能得到充分发挥。

优选地，所述的形状记忆合金板两端通过螺栓群锚固。