本發(fā)明涉及土木工程加固技術(shù)方法，具體涉及一種金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法。

背景技術(shù)：

1、建筑物、橋梁等土木結(jié)構(gòu)的服役期間的某個時(shí)刻，可能會由于結(jié)構(gòu)老化、改變用途或者增加荷載而需要對其進(jìn)行修復(fù)或加固。這個問題在全球范圍內(nèi)均廣泛存在，目前結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域的重要研究問題。在過去的幾十年中，已經(jīng)對不同的加固方法進(jìn)行了大量的研究，以期通過提高結(jié)構(gòu)的承載能力或改善結(jié)構(gòu)的工作性能來延長其使用壽命。對舊有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和修復(fù)，不僅可以避免重建新結(jié)構(gòu)的巨大浪費(fèi)，還可以減少拆建工程對社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的不利影響，最終提高建筑結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性。

2、現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)加固方法主要有以下幾種：1、增大截面加固法；2、粘貼鋼板加固法；3、粘貼纖維復(fù)合材料加固法；4、體外預(yù)應(yīng)力筋加固法；5、預(yù)應(yīng)力纖維復(fù)合板加固法；6、改變結(jié)構(gòu)體系加固法。其中，預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合材料(cfrp)板加固法是目前較為先進(jìn)的一種加固方法。cfrp具有出色的力學(xué)性能、疲勞性能和耐久性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土木結(jié)構(gòu)的加固工程，且取得了良好的加固效果。但是，cfrp材料具有各向異性，特別是厚度方向強(qiáng)度很低，難以發(fā)揮其高強(qiáng)度的優(yōu)勢。另外，預(yù)應(yīng)力cfrp板加固法需要借助千斤頂、油泵等重型張拉機(jī)械設(shè)備和復(fù)雜的錨具引入預(yù)應(yīng)力，該加固方法施工困難、成本較高、錨具復(fù)雜，且實(shí)施過程易于受到操作空間及原結(jié)構(gòu)形式的限制。因此，亟需尋求一種方便、快捷、經(jīng)濟(jì)的新型加固方法。

3、鐵基形狀記憶合金是指在一定溫度范圍下受到外力發(fā)生變形，在加熱條件下又能恢復(fù)其原始形狀的合金，這種形狀可恢復(fù)的特性被稱為形狀記憶效應(yīng)。若在加熱過程中限制形狀記憶合金的變形，則可以產(chǎn)生一個非?？捎^的回復(fù)應(yīng)力，將這個回復(fù)應(yīng)力引入到混凝土結(jié)構(gòu)中便可以作為結(jié)構(gòu)加固的預(yù)應(yīng)力。鐵基形狀記憶合金具有成本低廉、強(qiáng)度高、塑性好、彈性模量高、冷熱加工性能好等優(yōu)勢，是一種應(yīng)用潛力大、發(fā)展前景好的結(jié)構(gòu)加固材料。

4、連接鐵基形狀記憶合金與待加固結(jié)構(gòu)的錨固裝置對鐵基形狀記憶合金性能的發(fā)揮有著至關(guān)重要的作用。但是，常規(guī)的連接方法主要將鐵基形狀記憶合金布置在待加固結(jié)構(gòu)內(nèi)部，需要對混凝土進(jìn)行開槽和灌漿，難以重復(fù)使用，且為實(shí)際施工過程以及鐵基形狀記憶合金的激活帶來了極大的不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，該方法無需灌漿或濕作業(yè)、并將鐵基形狀記憶合金板布置在待加固結(jié)構(gòu)外部，有利于實(shí)際施工與維護(hù)以及鐵基形狀記憶合金板的激活。

2、技術(shù)方案：所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法包括以下步驟：通過錨固裝置將金屬基形狀記憶合金板固定到待加固結(jié)構(gòu)上，所述錨固裝置包括墊板、底板、蓋板，相互之間通過高強(qiáng)度螺栓連接固定，根據(jù)工況需要，在底板和蓋板之間設(shè)置或不設(shè)置夾片。

3、進(jìn)一步地，工況一：使用不含夾片的錨固裝置夾持未鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用6個高強(qiáng)度螺栓。

4、進(jìn)一步地，工況二：使用包含夾片的錨固裝置夾持未鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用6個高強(qiáng)度螺栓。

5、進(jìn)一步地，工況三：使用不含夾片的錨固裝置夾持鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用9個高強(qiáng)度螺栓。

6、進(jìn)一步地，工況四：使用包含夾片的錨固裝置夾持鉆孔的鐵基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用9個高強(qiáng)度螺栓。

7、進(jìn)一步地，所述金屬基形狀記憶合金板包括鐵基形狀記憶合金板、鎳鈦基形狀記憶合金板或銅基形狀記憶合金板。

8、進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度螺栓包括螺栓、鉚釘。

9、進(jìn)一步地，所述待加固結(jié)構(gòu)包括混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)或幾種的組合結(jié)構(gòu)。

10、進(jìn)一步地，所述金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，優(yōu)選以下步驟：

11、s1：預(yù)處理，包括對待加固結(jié)構(gòu)底部劃線定位打孔、清理孔壁、注膠植筋等；

12、s2：鐵基形狀記憶合金板鉆孔，對于工況三與工況四，需要對鐵基形狀記憶合金板進(jìn)行定位鉆孔；

13、s3：安裝鐵基形狀記憶合金板，按照墊板、底板、鐵基形狀記憶合金板和蓋板的順序?qū)㈣F基形狀記憶合金板安裝至錨固裝置內(nèi)，對于工況二與工況四，需要分別在底板和鐵基形狀記憶合金板之間、鐵基形狀記憶合金板和蓋板之間安裝夾片；

14、s4：夾緊并安裝錨具，使用高強(qiáng)度螺栓夾緊錨具，使用螺母將錨具和鐵基形狀記憶合金板安裝至待加固結(jié)構(gòu)底。

15、進(jìn)一步地，所述墊板、底板、蓋板和夾片形狀包括矩形、圓形、橢圓形或三角形。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的積極效果如下：本發(fā)明提供了一種操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的鐵基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法。連接方法包含四種工況，對應(yīng)不同的承載能力；連接方法無需大面積涂抹膠，有利于降低連接效果的不穩(wěn)定性，且連接裝置可重復(fù)使用；連接方法無需灌漿或濕作業(yè)，大大縮短加固施工周期；連接方法將鐵基形狀記憶合金板布置在待加固結(jié)構(gòu)外部，有利于實(shí)際施工與維護(hù)以及鐵基形狀記憶合金板的激活。

技術(shù)特征：

1.一種金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：通過錨固裝置將金屬基形狀記憶合金板固定到待加固結(jié)構(gòu)上，所述錨固裝置包括墊板、底板、蓋板，相互之間通過高強(qiáng)度螺栓連接固定，根據(jù)工況需要，在底板和蓋板之間設(shè)置或不設(shè)置夾片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：工況一：使用不含夾片的錨固裝置夾持未鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用6個高強(qiáng)度螺栓。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：工況二：使用包含夾片的錨固裝置夾持未鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用6個高強(qiáng)度螺栓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：工況三：使用不含夾片的錨固裝置夾持鉆孔的金屬基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用9個高強(qiáng)度螺栓。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：工況四：使用包含夾片的錨固裝置夾持鉆孔的鐵基形狀記憶合金板并安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，使用9個高強(qiáng)度螺栓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：所述金屬基形狀記憶合金板包括鐵基形狀記憶合金板、鎳鈦基形狀記憶合金板或銅基形狀記憶合金板。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：所述高強(qiáng)度螺栓包括螺栓、鉚釘。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：所述待加固結(jié)構(gòu)包括混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)或幾種的組合結(jié)構(gòu)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，其特征在于：所述墊板、底板、蓋板和夾片形狀包括矩形、圓形、橢圓形或三角形。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種金屬基形狀記憶合金板與待加固結(jié)構(gòu)的連接方法，通過錨固裝置將金屬基形狀記憶合金板固定到待加固結(jié)構(gòu)上。包括工況一、工況二、工況三和工況四四種工況，通過錨固裝置將鐵基形狀記憶合金板固定到待加固結(jié)構(gòu)上，達(dá)到連接鐵基形狀記憶合金板和待加固結(jié)構(gòu)的目的。所述錨固裝置用于將鐵基形狀記憶合金板安裝到待加固結(jié)構(gòu)底部，主要包括墊板、底板、蓋板、夾片和高強(qiáng)度螺栓。該方法四種工況對應(yīng)不同的承載能力；方法無需涂抹膠，有利于降低不穩(wěn)定性，且連接裝置可重復(fù)使用；無需灌漿或濕作業(yè)，大大縮短加固施工周期，且將鐵基形狀記憶合金板布置在待加固結(jié)構(gòu)外部，有利于實(shí)際施工與維護(hù)以及鐵基形狀記憶合金板的激活。

技術(shù)研發(fā)人員：強(qiáng)旭紅,劉騫,姜旭,陳龍龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19