一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁制造技术

本申请公开了一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，包括：钢筋笼，包括沿混凝土防撞梁长度方向延伸的多根受力筋和套设在多根受拉钢筋之间的箍筋；钢筋笼受拉侧的受力筋为具有形态记忆功能的形状记忆合金棒；梁体混凝土结构，浇筑成型于钢筋笼；应变条带装置，包括缠绕在梁体混凝土结构外周且具有形态变形功能的横向应变条带。合理配置应变条带和形状记忆合金棒提高防撞梁抗冲击性能，横向应变条带在冲击点区域横向约束梁体混凝土结构，纵向应变条带可拆卸安装在梁体混凝土结构的底部，梁体抗拉区域布置形状记忆合金棒来实现冲击耗能提升、混凝土损伤控制及自恢复功能，并最终实现防撞构件在多次冲击作用下保持不更换或仅需局部快速更换。需局部快速更换。需局部快速更换。

【技术实现步骤摘要】
一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁


[0001]本申请涉及建筑防撞结构设计
，具体涉及一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁。

技术介绍

[0002]防撞结构如桥梁护栏、隧道洞口防落石顶棚、建筑外围拦阻式路障等广泛采用钢筋混凝土梁式构件。在防撞设计中，一般采用利用构件自身变形能力来耗散冲击能量的设计理念，但普通钢筋混凝土梁受到撞击后，梁体混凝土破坏往往比较严重，且因钢筋在冲击过程中屈服进入塑性阶段，在冲击结束后梁体会产生显著的不可恢复残余挠度形变，因此在一次撞击事故后便需要修复或者更换整个构件，其花费的时间经济成本均较高。
[0003]申请内容
[0004]因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中防撞结构在受冲击后发生不可恢复的形变、修复成本高的缺陷，从而提供一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁。
[0005]为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：
[0006]一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，包括：
[0007]钢筋笼，包括沿所述混凝土防撞梁长度方向延伸的多根受力筋、以及套设在多根所述受拉钢筋之间的箍筋；其中，所述钢筋笼受压侧的所述受力筋为钢筋，所述钢筋笼受拉侧的所述受力筋为具有形态记忆功能的形状记忆合金棒；
[0008]梁体混凝土结构，浇筑成型于所述钢筋笼；
[0009]应变条带装置，包括缠绕在所述梁体混凝土结构外周且具有形态变形功能的横向应变条带。
[0010]进一步地，所述应变条带装置还包括具有形态变形功能的纵向应变条带、以及连接在所述纵向应变条带两端的端部锚固件；所述端部锚固件锚固在所述梁体混凝土结构上，所述纵向应变条带沿所述梁体混凝土结构的长度方向布置在所述梁体混凝土结构的受拉侧。
[0011]进一步地，所述纵向应变条带和所述横向应变条带均采用LRS－FRP(large rupture strain fiber－reinforced polymer)复合材料制成。
[0012]进一步地，当所述梁体混凝土结构受外力冲击时，所述纵向应变条带的形变量大于所述形状记忆合金棒的形变量。
[0013]进一步地，所述形状记忆合金棒采用镍钛合金制成。
[0014]进一步地，所述端部锚固件上开设有条形孔和安装孔，所述纵向应变条带穿设在所述条形孔上，所述端部锚固件通过穿过所述安装孔上的可拆卸膨胀螺栓固定在所述梁体混凝土结构的底部。
[0015]进一步地，至少一个所述端部锚固件上连接有预紧拉伸装置；所述预紧拉伸装置包括固定在所述梁体混凝土结构上的固定片，沿所述纵向应变条带的长度方向穿设在所述端部锚固件和所述固定片之间的拉伸螺杆，以及螺纹连接在所述拉伸螺杆上且抵接在所述
端部锚固件和所述固定片背向侧的螺母。
[0016]进一步地，所述形状记忆合金棒的两端连接有第一金属导线，所述形状记忆合金棒的两个端部固定套设有绝缘套管，所述第一金属导线自所述梁体混凝土结构向外穿出。
[0017]进一步地，所述形状记忆合金棒未套设有所述绝缘套管的部分涂覆有绝缘漆。
[0018]进一步地，所述形状记忆合金棒上安装有用于监测所述形状记忆合金棒温度的热电偶传感器，所述热电偶传感器通过第二绝缘套管套设固定在所述形状记忆合金棒上，所述热电偶传感器连接有穿出所述梁体混凝土结构的第二金属导线。
[0019]本申请技术方案，具有如下优点：
[0020]1.本申请提供的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，采用具有形状记忆功能的形状记忆合金棒替换现有钢筋笼的受拉侧(也即是钢筋笼的下半部分)的受力筋，可以保证常规情况下防撞梁的力学性能，同时横向应变条带包裹在梁体混凝土结构的易受冲击位置，由于横向应变条带具有优越的变形性能，可以显著提高梁体混凝土结构受压时的弹性极限变形能力和耗能能力，在防撞梁受到冲击后，被横向应变条带包裹的混凝土仍能保持完整状态，无显著损伤。
[0021]2.本申请提供的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，纵向应变条带可以利用自身变形能力耗散冲击能量，当冲击能量较小时，纵向应变条带处于弹性状态且无需更换，当冲击能量较大时，纵向应变条带产生塑性损伤后，仅需通过拆卸端部锚固件并更换纵向应变条带即可恢复防撞梁的抗冲击能力，其花费的时间经济成本较低。
[0022]3.本申请提供的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，在梁体抗拉侧配置形状记忆合金棒，在冲击下产生变形耗散部分冲击能量，而在冲击过后通电加热形状记忆合金棒即可实现梁体变形恢复。相比于现有技术中直接对梁体混凝土进行加热的方式，可以在很大程度上避免因梁体混凝土受热不均匀而产生开裂的问题，且由于混凝土自身的弱导热性，导致加热时间过长；通电加热经过绝缘隔热处理的形状记忆合金棒以达到恢复梁体形变显得更加安全便捷，且可实现温度可控。
[0023]4.本申请提供的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，依据纵向应变条带和形状记忆合金棒的特点，合理布置纵向应变条带端部的端部锚固件和受拉侧的形状记忆合金棒，使得该技术方案实现经济和功能的平衡，按照平截面假定，冲击情况下纵向应变条带的应变始终大于形状记忆合金棒的应变，为主要耗能部分，可方便更换并可依据服役期可能遭受冲击荷载的变化及时调整防撞梁的抗冲击能力；而形状记忆合金棒位于梁体混凝土结构的内部，为次要耗能部分，其主要功能为冲击灾害过后使得梁体自复位，仅需配置少量形状记忆合金棒便可实现自复位功能。
[0024]综上所述，将应变条带的材料性能与结构性能相结合，同时使用形状记忆合金棒代替普通受力筋，复合构成一个可智能恢复抗冲击梁体系，该智能恢复梁抗冲击加固系统为极端荷载进行结构加固设计提供了新思路，且符合建筑业可持续发展的战略目标。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本申请实施例中钢筋笼的立体结构示意图；
[0027]图2为本申请实施例中钢筋笼的正视图；
[0028]图3为本申请实施例中钢筋笼的侧视图；
[0029]图4为本申请实施例中形状记忆合金棒的结构示意图；
[0030]图5为本申请实施例中应变条带装置在梁体混凝土结构的连接关系示意图；
[0031]图6为本申请实施例中横向应力条带和梁体混凝土结构的连接关系示意图；
[0032]图7为本申请实施例中纵向应力条带和端部锚固件的连接关系示意图；
[0033]图8为本申请实施例中纵向应力条带、端部锚固件和预紧拉伸装置的立体示意图；
[0034]图9为本申请实施例中纵向应力条带、端部锚固件和预紧拉伸装置的连接关系示意图；
[0035]图10为本申请实施例中具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁的整体结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，其特征在于，包括：钢筋笼，包括沿所述混凝土防撞梁长度方向延伸的多根受力筋(101)、以及套设在多根所述受拉钢筋之间的箍筋(102)；其中，所述钢筋笼受压侧的所述受力筋(101)为钢筋，所述钢筋笼受拉侧的所述受力筋(101)为具有形态记忆功能的形状记忆合金棒(103)；梁体混凝土结构(2)，浇筑成型于所述钢筋笼；应变条带装置，包括缠绕在所述梁体混凝土结构(2)外周且具有形态变形功能的横向应变条带(3)。2.根据权利要求1所述的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，其特征在于，所述应变条带装置还包括具有形态变形功能的纵向应变条带(4)、以及连接在所述纵向应变条带(4)两端的端部锚固件(5)；所述端部锚固件(5)锚固在所述梁体混凝土结构(2)上，所述纵向应变条带(4)沿所述梁体混凝土结构(2)的长度方向布置在所述梁体混凝土结构(2)的受拉侧。3.根据权利要求2所述的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，其特征在于，所述纵向应变条带(4)和所述横向应变条带(3)均采用LRS－FRP(large rupture strain fiber－reinforced polymer)复合材料制成。4.根据权利要求2所述的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，其特征在于，当所述梁体混凝土结构(2)受外力冲击时，所述纵向应变条带(4)的形变量大于所述形状记忆合金棒(103)的形变量。5.根据权利要求1所述的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁，其特征在于，所述形状记忆合金棒(103)采用镍钛合金制成。6.根据权利要求2所述的具备变形自恢复功能的混凝土防撞梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德博，黄峰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：