[发明专利]一种SMA加固钢梁中多次激活SMA的方法

说明书

本发明公开了一种SMA加固钢梁中多次激活SMA的方法，属于建筑工程技术领域，本发明首先将应变片安装在被加固钢梁跨中的底部，将加热装置安装在SMA上；对被加固钢梁施加荷载，通过上述步骤对加固钢梁的加载情况，测得加载后的钢梁底部应变片的变化数值；得到的应变片变化数值变化情况，通过加热装置加热对SMA进行激活；重复执行上述步骤以实现多次激活。本发明方法利用了SMA可多次激发产生恢复应力的特性，在结构整个生命周期内对结构进行实时监测评估，并及时修复，避免结构长期处于“亚健康”工作状态。

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种SMA加固钢梁中多次激活SMA的方法。

背景技术

形状记忆合金(SMA)是一种能够记忆原始形状的智能材料，使其在室温下受力变形，去除外力后加热，当温度达到某一值时能恢复到变形前的形状和体积，该特性被称为形状记忆效应。利用该特性，将预张拉后的SMA固定在被加固构件上，随后使用加热装置激活SMA产生恢复应力，即可对被加固构件施加预应力，从而提高构件承载力，抑制裂缝的开展。因此，形状记忆合金(SMA)在结构加固领域具有广泛的应用前景。由被加固构件所需承载力和一定预张拉水平与激活温度组合下SMA产生的恢复应力，即可推算出加固构件所需的SMA截面积。然而在全生命周期内，已被加固过的结构可能经历使用要求或设计标准的改变，从而导致对结构承载力的要求进一步提高。同时SMA的材性试验表明，长期疲劳荷载将会影响SMA的恢复应力。经历两百万次加载后，SMA恢复应力降低了12～15％。因此对于已被加固的构件，在其随后的服役过程中，由于SMA预应力下降或不足，其承载力可能不再满足当前正常使用的要求，而面临需要再次加固的情况。

在公开号为CN114263126A的专利中，公开了一种SMA丝材或筋材应变智能控制混凝土梁裂缝阈值的方法。该方法通过判定SMA丝材或筋材的应变值与阈值的关系，来判定是否激发SMA丝材或筋材通电加热装置对SMA丝材或筋材进行通电加热，产生回复应力，使混凝土梁的裂缝宽度减小。该专利方法仅对SMA的首次激发进行了判断，未涉及SMA的多次激发。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种SMA加固钢梁中多次激活SMA的方法，利用了SMA可多次激发产生恢复应力的特性，在结构整个生命周期内对结构进行实时监测评估，并及时修复，避免结构长期处于“亚健康”工作状态。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种SMA加固钢梁中多次激活SMA的方法，包括以下步骤：

S1、将应变片安装在被加固钢梁跨中的底部，将加热装置安装在SMA上；

S2、对被加固钢梁施加荷载；

S3、通过S2步骤对加固钢梁的加载情况，测得加载后的钢梁底部应变片的变化数值；

S4、根据S3得到的应变片变化数值变化情况，通过加热装置加热对SMA进行激活；

S5、重复执行步骤S2～S4。

进一步，步骤S3中，通过第n次增加附加载荷后钢梁底部应变片的数值为ε_s,n，得到第n次激活时的激活温度T_n＝f(ε_s,n,T_n-1,ε₀)，其中，T_n-1是第n-1次激活时的激活温度，ε₀是SMA预张拉应变。

进一步，T_n与ε_s,n之间的关系由以下公式得到：

通过钢梁底部应变片的数值为ε_s,n，得到SMA所需额外恢复应力Δσ_r,n，用于抵消附加荷载P导致的钢梁应变ε_s,n