超弹性形状记忆合金丝约束RC短柱抗剪性能试验研究

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短柱作为混凝土结构重要的竖向承重构件之一,在地震的作用下,由于其自身侧限刚度大、变形能力差,往往易发生脆性剪切破坏。预应力SMA加固技术是以形状记忆合金(Shape Memory Alloys,即SMA)这种新型智能材料为主要依托发展起来的全新的建筑结构加固方法。它利用形状记忆合金超弹性和形状记忆效应两大特殊性能可为短柱加固提供良好的侧限约束和强大的恢复力,是把现行主流的预应力加固技术工艺和形状记忆合金这种智能材料适当地结合在一起所形成的一种新型的加固技术尝试,在既有建筑的加固领域内应该有良好的应用前景。本文首先对1.2mmSMA丝材进行了力学性能的试验研究,为后续短柱加固试验方案的设计提供可靠的理论基础;然后分别对1个对比件和8个SMA丝加固的RC短柱开展了低周往复试验,主要对不同轴压比、SMA丝材预应力水平和配置率工况下的超弹性形状记忆合金丝约束的RC短柱进行受剪性能的试验研究,试验通过对所有试验构件的上部端头施加低周往复的水平荷载,模拟地震作用下的受力状况,测得所有试件的开裂、屈服和极限荷载、柱上端的水平侧向位移以及柱受力筋的应变等主要参数,整理试验实测数据并依此完成试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载力和延性变化、刚度退化曲线以及耗能能力的分析,研究了不同轴压比、预应变值和加固量对RC短柱的破坏形态、抗剪承载力、变形性能和耗能机制的影响规律。研究结果表明,轴压比、SMA丝材预应变水平和配置率均对RC圆短柱的破坏形态、抗剪承载力、变形性能和耗能机制等抗震性能产生了较为明显的影响,约束后的RC短柱的破坏形态均由对比柱的剪切破坏转变为了具有一定延性的弯剪破坏或弯曲破坏;在中低轴压比的条件下,试件的各项抗震性能随轴压比的增大不断增强,但在高轴压比的条件下,除试件的抗剪承载力影响不大的情况外,其他抗震性能均有一定程度的衰减;预应力试件的约束丝材会比非预应力试件更早、更好地参与到RC圆柱的受力中去,分担试件受到的剪力,约束试件的核心混凝土,更好地改善了试件的抗震性能;随着丝材配置率的提高,约束试件的抗剪承载力、延性和耗能能力均呈非线性的增大趋势。
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