内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法技术

本发明专利技术公开了内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法，包括两块木层板和若干预应力筋；两块木层板之间通过粘接及压合形成整体；在两块木层板的压合粘接面之间沿宽度方向均匀布设若干根预应力筋；每根预应力筋均通过U型钉安装在其中一层木层板压合粘接面的设定位置；每根预应力筋均包括铁基形状记忆合金丝和套设在其外周的阻燃管。本发明专利技术采用压合装置将铁基形状记忆合金丝与两侧木层板压合制成胶合木梁，最后通过对铁基形状记忆合金丝通电激励，其所具有的自回复特性将在胶合木梁内产生预应力。本发明专利技术通过木层板压合作用，铁基形状记忆合金丝将牢固内嵌在胶合木梁内，可以方便的制备直线型或曲线型布置的体内预应力胶合木梁。应力胶合木梁。应力胶合木梁。

【技术实现步骤摘要】
内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法


[0001]本专利技术涉及预应力结构
，特别是一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法。

技术介绍

[0002]现代木结构建筑的主要受力构件为木柱和木梁，而胶合木梁作为最常用的木结构构件，在使用过程中常因受拉脆性破坏导致受压区木材强度无法得到发挥，导致材料性能利用不充分。随着国家对节能减碳的号召，建筑行业对于建筑结构的耐久性及其材料利用率的要求越来越高。目前我国已有人通过在胶合木梁中开槽嵌入预应力筋或钢绞线，实现预应力胶合木梁从而提高木结构的承载能力以及木材的材料性能。但其开槽需要精度较高，且施加预应力时需要进行锚固张拉，步骤十分繁琐，无疑大大增加了制备难度。
[0003]铁基形状记忆合金凭借其具有的形状记忆效应可以被应用于土木工程结构预应力加固领域。形状记忆效应指的是在预拉伸的情况下，通过一些激励手段使其温度升高，在冷却后预拉伸时产生的残余变形将得到回复。当其残余变形的回复被阻碍时，便可对阻碍物产生压应力。故在使用铁基形状记忆合金作为预应力材料时，无需进行机械张拉。所以在通过铁基形状记忆合金对结构施加预应力时无需复杂的机械张拉设备，具有很高的效率。
[0004]虽然已有人在胶合木梁中嵌入预应力筋进行加固，然而还存在着如下方面的不足，有待进行改进：
[0005]1、在嵌入过程中，需要对胶合木层板进行开槽，开槽精度要求较高。
[0006]2、在预应力施加过程中，需要张拉装置对预应力筋进行张拉，锚固设备也会留在胶合木梁上增加结构自重，无法将木结构轻质的优点完全发挥出来。
[0007]因此，对于在胶合木梁中便捷，高效引入预应力的方法还有待开发。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法，该内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁和制备方法通过铁基形状记忆合金的自回复性能，无需进行锚固，机械张拉即可实现在胶合木梁中引入预应力，且可在工厂完成批量生产，减少现场工时。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁，包括两块木层板和若干预应力筋。
[0011]两块木层板之间通过粘接及压合形成一个整体。
[0012]在两块木层板的压合粘接面之间沿宽度方向均匀布设有若干根所述预应力筋。
[0013]每根预应力筋均通过若干个U型钉安装在其中一层木层板压合粘接面的设定位置。
[0014]每根预应力筋均包括铁基形状记忆合金丝和套设在铁基形状记忆合金丝外周的
阻燃管。
[0015]每根预应力筋均为直线型或曲线型。
[0016]一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁的制备方法，包括如下步骤。
[0017]步骤1、裁剪：将预拉伸后的铁基形状记忆合金丝按照设定长度进行裁剪；其中，铁基形状记忆合金丝的设定长度比胶合木梁的长度至少长100mm。
[0018]步骤2、套设阻燃管：在裁剪后的每根铁基形状记忆合金丝外周均各套设一根阻燃管，从而形成预应力筋；其中，阻燃管的长度需大于胶合木梁的长度。
[0019]步骤3、固定预应力筋：采用U型钉将步骤2形成的预应力筋，固定在其中一块木层板压合待粘接面的设定位置。
[0020]步骤4、涂抹粘合剂：在木层板的待粘接面涂抹粘合剂。
[0021]步骤5、压合：采用木梁压合装置实现两块木层板的压合；其中，木梁压合装置包括若干个木梁压合工装，每个木梁压合工装均包括反力钢架、压力板、上部螺杆、下部螺杆和紧固螺母；反力钢架和压力板竖直平行布设；上部螺杆和下部螺杆上下平行布设在反力钢架和压力板之间，上部螺杆和下部螺杆的一端均与反力钢架相卡接；上部螺杆和下部螺杆的另一端均从压力板中伸出，并分别套设有紧固螺母。
[0022]则两块木层板的压合方法，具体包括如下步骤：
[0023]步骤5A、布设工装位置：将若干个木梁压合工装沿木层板的长度方向放置，并确定每个木梁压合工装的放置位置。
[0024]步骤5B、组装下部螺杆：在每个木梁压合工装的放置位置，将对应的反力钢架和压力板均竖直平行布设，并将下部螺杆一端卡接在反力钢架中，另一端从压力板伸出，并在下部螺杆的伸出端上套设紧固螺母。
[0025]步骤5B、放置木层板：将两块木层板均放置在反力钢架和压力板之间的下部螺杆上，且涂抹有粘合剂的待粘接面相向放置且呈竖直状态。
[0026]步骤5C、组装上部螺杆：在每个木梁压合工装的放置位置，将上部螺杆放置在两块层板的顶部，且上部螺杆一端卡接在反力钢架中，另一端从压力板伸出，并在上部螺杆的伸出端上套设紧固螺母。
[0027]步骤5D、压合：旋转紧固螺母，压力板将向着木层板的粘接面移动，从而将两块木层板压合至设定深度，从而使得所有预应力筋完全嵌入两块木层板内部，形成胶合木梁。
[0028]步骤6、拆除压力板：当两块木层板的粘接面达到设定的粘接强度后，将所有紧固螺母均从对应的上部螺杆或下部螺杆上旋出，拆除压力板。
[0029]步骤7、施加预应力：对每根铁基形状记忆合金丝均通电升温激励，由于形状记忆效应的产生，铁基形状记忆合金丝将回缩变短，然而，由于铁基形状记忆合金丝已牢固内嵌在胶合木梁内，故而，铁基形状记忆合金丝将反过来对木梁施加体内预应力，形成自预应力胶合木梁。
[0030]步骤7中，对每根铁基形状记忆合金丝均通电升温的激励温度，需根据铁基形状记忆合金丝的回复应力范围进行确定。
[0031]步骤7中，铁基形状记忆合金丝的回复应力范围，与铁基形状记忆合金丝的形状相关联；铁基形状记忆合金丝的形状则根据步骤3中预应力筋固定时的设定位置所确定。
[0032]当铁基形状记忆合金丝为直线型时，单根铁基形状记忆合金丝的最大回复应力
σ
Fe
‑
SMA,max
的计算公式为：
[0033][0034]式中，f
t
为胶合木梁跨中顶部木纤维的抗拉强度，已知值。
[0035]b为胶合木梁截面宽度，h为胶合木梁截面高度。
[0036]e为铁基形状记忆合金丝至胶合木梁跨中中心点的距离。
[0037]n为铁基形状记忆合金丝的根数；
[0038]A
Fe
‑
SMA
为铁基形状记忆合金丝的的截面面积。
[0039]当铁基形状记忆合金丝为曲线型时，单根铁基形状记忆合金丝的最大回复应力σ
Fe
‑
SMA,max
的计算公式为：
[0040][0041]式中，f为胶合木梁跨中中心点距离铁基形状记忆合金丝的垂直距离。
[0042]l为胶合木梁长度。
[0043]θ为曲线型铁基形状记忆合金丝端部伸出方向与胶合木梁长度方向的夹角。
[0044]步骤5D中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁，其特征在于：包括两块木层板和若干预应力筋；两块木层板之间通过粘接及压合形成一个整体；在两块木层板的压合粘接面之间沿宽度方向均匀布设有若干根所述预应力筋；每根预应力筋均通过若干个U型钉安装在其中一层木层板压合粘接面的设定位置；每根预应力筋均包括铁基形状记忆合金丝和套设在铁基形状记忆合金丝外周的阻燃管。2.根据权利要求1所述的内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁，其特征在于：每根预应力筋均为直线型或曲线型。3.一种内嵌铁基形状记忆合金的自预应力胶合木梁的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、裁剪：将预拉伸后的铁基形状记忆合金丝按照设定长度进行裁剪；其中，铁基形状记忆合金丝的设定长度比胶合木梁的长度至少长100mm；步骤2、套设阻燃管：在裁剪后的每根铁基形状记忆合金丝外周均各套设一根阻燃管，从而形成预应力筋；其中，阻燃管的长度需大于胶合木梁的长度；步骤3、固定预应力筋：采用U型钉将步骤2形成的预应力筋，固定在其中一块木层板压合待粘接面的设定位置；步骤4、涂抹粘合剂：在木层板的待粘接面涂抹粘合剂；步骤5、压合：采用木梁压合装置实现两块木层板的压合；其中，木梁压合装置包括若干个木梁压合工装，每个木梁压合工装均包括反力钢架、压力板、上部螺杆、下部螺杆和紧固螺母；反力钢架和压力板竖直平行布设；上部螺杆和下部螺杆上下平行布设在反力钢架和压力板之间，上部螺杆和下部螺杆的一端均与反力钢架相卡接；上部螺杆和下部螺杆的另一端均从压力板中伸出，并分别套设有紧固螺母；则两块木层板的压合方法，具体包括如下步骤：步骤5A、布设工装位置：将若干个木梁压合工装沿木层板的长度方向放置，并确定每个木梁压合工装的放置位置；步骤5B、组装下部螺杆：在每个木梁压合工装的放置位置，将对应的反力钢架和压力板均竖直平行布设，并将下部螺杆一端卡接在反力钢架中，另一端从压力板伸出，并在下部螺杆的伸出端上套设紧固螺母；步骤5B、放置木层板：将两块木层板均放置在反力钢架和压力板之间的下部螺杆上，且涂抹有粘合剂的待粘接面相向放置且呈竖直状态；步骤5C、组装上部螺杆：在每个木梁压合工装的放置位置，将上部螺杆放置在两块层板的顶部，且上部螺杆一端卡接在反力钢架中，另一端从压力板伸出，并在上部螺杆的伸出端上套设紧固螺母；步骤5D、压合：旋转紧固螺母，压力板将向着木层板的粘接面移动，从而将两...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，姬江豪，朱虹，吴刚，孙长军，
申请(专利权)人：柳州欧维姆机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：