本發明屬于混凝土結構加固領域，具體涉及一種采用熱激勵嵌入式NiTiNb形狀記憶合金絲纏繞混凝土柱的加固方法。

背景技術：

我國各類混凝土柱種類和數量眾多，且服役時間長短不一，經常出現混凝土開裂、疏松、塌落、鋼筋外露等病害，嚴重影響了結構的安全性。因此，需要對不滿足受力要求的混凝土柱進行加固處理。

現有混凝土柱的加固方法主要分為被動加固和主動加固兩大類。被動加固法主要有增大截面法、粘貼鋼板法和粘貼纖維復合材料法等，由于施工操作簡單，近些年得到了廣泛應用。但由于加固材料提供的是被動約束力，不能主動調整原結構受力狀態，加固材料存在嚴重應力滯后現象，浪費材料，影響加固效果。主動加固法主要包括預應力鋼套箍加固法、預應力鋼絲纏繞加固法、預應力纖維布加固法等，也受到眾多研究者的重視。但由于預應力加固需要張拉機具，施工操作復雜，人力成本投入大；材料或錨具結構松弛引起預應力隨時間變化而損失；加固材料和錨具外露，防護困難，耐久性及防火能力差。

隨著新材料，新工藝的不斷發展，近期有部分研究者提出NiTiNb形狀記憶合金絲體外預應力加固的方法。NiTiNb形狀記憶合金(Shape Memory Alloy——SMA)是一種具有超彈性、高阻尼和形狀記憶特性的金屬材料。超彈性性能是指在環境溫度高于其逆向變結束溫度的情況下，加載變形后的形狀記憶合金會在卸載后自動恢復原狀；高阻尼是指形狀記憶合金具有應力應變滯后效應，從而實現耗能；形狀記憶特性是指形狀記憶合金在常溫下受力變形后，加熱至其相變結束溫度以上(一般在150℃以內)，其變形會自動恢復的特性，如果對其加熱時其變形受限，不能恢復原狀，會產生很大的回復應力，且降溫后仍有400～600Mpa的殘余應力作為永久應力保留在材料中。現有的形狀記憶合金加固方法由于采用體外預應力加固，加固材料和錨具外露，易受人為破壞等外部環境的影響，因此，急需提出一種高效實用的加固方法。

技術實現要素：

一種熱激勵嵌入式形狀記憶合金絲纏繞混凝土柱的加固方法，步驟如下：

(1)根據待加固構件受力要求，確定待加固區域，全部或部分鑿除待加固區域的保護層厚度；

(2)根據待加固構件受力要求，進一步確定形狀記憶合金絲的纏繞范圍、間距和直徑，確定定位螺釘尺寸和位置，采用定位螺釘對形狀記憶合金絲進行定位，以保證形狀記憶合金絲的螺距并與混凝土柱保護層密貼，最后通過錨具固定；

(3)加熱形狀記憶合金絲至其逆向變結束溫度以上，使其產生回復力；

(4)停止加熱，待形狀記憶合金絲自然冷卻后，采用環氧水泥砂漿修復保護層，并在修復后的混凝土柱表面涂抹防火涂料。

本發明的有益效果：1)采用嵌入式加固方法，加固材料埋入保護層內部，耐腐蝕性好，無外露錨具，加固后結構耐久性好，易于成品保護，加固完成后與原結構一致，不影響外觀；2)無需機械張拉，僅通過加熱即可產生預應力，實現了混凝土柱的主動約束加固，主動約束施加的預應力可調整混凝土柱的受力狀態，減小或彌合原結構的裂縫及損傷，提高結構的承載力和延性；3)形狀記憶合金絲回復力高且穩定，應力損失小，永久性的有效預應力高，且該材料為高阻尼材料，耗能能力強，抗震性能好。

附圖說明

圖1為本發明中部分鑿除混凝土柱保護層后的剖面圖。

圖2為本發明中形狀記憶合金絲纏繞和錨固完成后的剖面圖。

圖3為本發明中形狀記憶合金絲纏繞和錨固方式示意圖。

圖4為本發明中完成加固后的剖面圖。

圖5為本發明中錨具示意圖。

圖6為本發明中定位螺釘示意圖。

圖中：1混凝土柱主筋；2混凝土柱箍筋；3定位螺釘；4形狀記憶合金絲；5錨具；6環氧水泥砂漿；7防火涂料；8調節螺母；9擠壓板；10錨栓；11原結構鋼筋保護層。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

如圖1～圖4所示，本發明具體涉及一種采用熱激勵嵌入式形狀記憶合金絲加固混凝土柱的方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)根據待加固構件受力要求，確定待加固位置，全部或部分鑿除待加固區域的保護層厚度；

(2)根據待加固構件受力要求，進一步確定形狀記憶合金絲4的纏繞范圍、間距和直徑，確定定位螺釘3尺寸和位置，采用定位螺釘3對形狀記憶合金絲4進行定位，以保證形狀記憶合金絲4的螺距并與混凝土柱保護層密貼；最后通過錨具5固定；

(3)加熱形狀記憶合金絲4至其逆向變結束溫度以上，使其產生回復力；

(4)停止加熱，待形狀記憶合金絲4自然冷卻后，采用環氧水泥砂漿6修復保護層，并在修復后的混凝土柱表面涂抹防火涂料7。

步驟(2)所述形狀記憶合金絲4為預變形后的形狀記憶合金絲，其預變形方式如下：常溫下對NiTiNb形狀記憶合金絲進行冷拉，使其產生預變形，冷拉產生的預變形為6％左右。

步驟(2)所述錨固方法為：在加固段上下兩端緊貼端部形狀記憶合金絲4再纏繞一圈，將兩圈緊貼的形狀記憶合金絲錨固在一起。

如圖5所示，所述的錨固裝置5將形狀記憶合金絲4的兩端固定。形狀記憶合金絲4兩端放入U型螺栓10內部，將擠壓板9安裝在U型螺栓上，通過預緊螺母8提供擠壓力，使形狀記憶合金絲4兩端錨固。

如圖6所示，所述的定位螺釘3用于形狀記憶合金絲4的定位，螺釘上部為供形狀記憶合金絲4通過的可旋轉圓孔。