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申请/专利权人：东南大学

摘要：基于Fe‑SMA套管的预应力复材筋附加铝肋成型方法，包括以下步骤：Fe‑SMA长管预变形，预变形前Fe‑SMA长管内径小于铝合金管外径，预变形后Fe‑SMA长管内径大于铝合金管外径。在复材筋上套设铝合金管和Fe‑SMA套管，张拉复材筋后，临时固定铝合金管和Fe‑SMA套管至复材筋上的设计位置。加热Fe‑SMA套管并对其进行温度监测，Fe‑SMA套管发生马氏体逆相变后收缩，对铝合金管形成径向同步挤压，使铝合金管贴合在筋材表面形成附加肋，附加肋与复材筋界面存在稳定的法向内应力。本发明通过激发Fe‑SMA套管的“形状记忆”效应，收缩挤压铝合金管形成附加肋以提高复材筋的锚固性能，实现筋材滑移可控。

主权项：1.一种基于Fe-SMA套管的预应力复材筋附加铝肋成型方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、Fe-SMA长管预变形施工：将内径小于铝合金管外径的Fe-SMA长管进行预变形施工，施工后的Fe-SMA长管内径大于铝合金管外径；并将预变形Fe-SMA长管切割成N个Fe-SMA套管；步骤2、套设铝合金管和Fe-SMA套管：在M个铝合金管的外周按附加肋成型要求均各套设若干个的Fe-SMA套管，然后将套设有Fe-SMA套管的M个铝合金管依次套设在Z根复材筋上，其中N≥M≥Z≥1；步骤3、张拉复材筋，使复材筋形成具有设定预应力的预应力复材筋；步骤4、铝合金管、Fe-SMA套管轴向定位：将铝合金管移动至预应力复材筋的设计位置，调整Fe-SMA套管在铝合金管上的相对位置，并对铝合金管、Fe-SMA套管的轴向位置进行定位限制；步骤5、加热Fe-SMA套管：加热Fe-SMA套管并对其进行温度监测，Fe-SMA套管发生马氏体逆相变后收缩，使其内径小于铝合金管的初始外径；其中，Fe-SMA套管加热温度T的确定方法，包括如下步骤：步骤5A1、建立铝合金管挤压模型：针对设定内径和设定壁厚的Fe-SMA套管，采用试验或仿真模拟的方法，分别建立铝合金管挤压模型；铝合金管挤压模型包括预应力复材筋、铝合金管、Fe-SMA套管和Fe-SMA套管温度监测装置；Fe-SMA套管和铝合金管同轴依次套设在复材筋外周；Fe-SMA套管温度监测装置用于监测Fe-SMA套管的加热温度；步骤5A2、建立T-τ曲线：T为Fe-SMA套管加热温度，τ为复材筋-附加铝肋界面抗剪强度；T-τ曲线建立方法，包括如下步骤：步骤5A21、预应力附加铝肋复材筋抗拉强度试验，包括如下步骤：步骤5A211、张拉复材筋至设定预应力：在复材筋上套设具有Fe-SMA套管的铝合金管，复材筋两端用无缝钢管进行灌胶锚固，其中一个锚固的无缝钢管夹持在万能试验机的下夹上，另一个锚固的无缝钢管夹持在万能试验机的上夹头上，通过上夹头提升张拉复材筋至设定预应力；步骤5A212、成型附加铝肋：固定铝合金管至设计位置，对Fe-SMA套管在奥氏体相变温度区间As～Af内从低温至高温按照设定温度间隔进行加热至设定温度；其中，As为奥氏体相变开始温度，Af为奥氏体相变结束温度；加热结束后，铝合金管贴合在预应力复材筋表面形成附加铝肋；步骤5A213、对具有附加铝肋的预应力复材筋进行抗拉强度试验，并记录预应力复材筋破坏时的抗拉强度F1；步骤5A214、计算强度损伤率，并记录强度损伤率在设定范围内的预应力复材筋中Fe-SMA套管的规格A和加热温度T1；其中，强度损伤率的计算公式为： 式中，F0为不具有附加铝肋的复材筋的抗拉强度；步骤5A22、预应力复材筋-附加铝肋界面抗剪性能试验，具体包括如下步骤：步骤5A221、试件装夹：在铝合金管外周套设规格为A的Fe-SMA套管，在复材筋上依次套设具有规格为A的Fe-SMA套管的铝合金管、钢垫板、力传感器、穿心式千斤顶和钢架；复材筋两端用无缝钢管进行灌胶锚固，邻近钢架的无缝钢管夹持在万能试验机的下夹头上，另一个无缝钢管夹持在万能试验机的上夹头上；步骤5A222、施加复材筋预应力：提升上夹头，使复材筋张拉至设定预应力；步骤5A223、成型附加铝肋：固定铝合金管至设计位置，对铝合金管外周规格为A的Fe-SMA套管加热至温度t1；铝合金管贴合在预应力复材筋表面形成附加铝肋；步骤5A224、调整穿心式千斤顶，使得附加铝肋下表面与钢垫板相贴合；步骤5A225、在附加铝肋上安装位移传感器，用于测量附加铝肋和复材筋之间的相对滑移；步骤5A226、穿心式千斤顶顶升，实现复材筋和附加铝肋之间的界面抗剪测试；当复材筋和附加铝肋相对滑移不低于25mm时停止顶升；此时，记录此时穿心式千斤顶的顶升加载力Fmax，并采用如下公式计算抗剪强度： 式中：d表示复材筋直径，ld为铝合金管与复材筋实际接触的长度；步骤5A23、更改步骤55A21中Fe-SMA套管加热时的设定温度，重复5A21至5A22，并绘制T-τ曲线；步骤5A24、更改步骤5A1中Fe-SMA套管的设定内径或设定壁厚，重复步骤5A1和步骤5A2，绘制不同设定内径或不同设定壁厚Fe-SMA套管的T-τ曲线；步骤5A3、确定Fe-SMA套管加热温度T：根据复材筋所需达到锚固强度、Fe-SMA套管的规格以及步骤5A24建立的T-τ曲线，确定Fe-SMA套管的加热温度T，从而实现复材筋锚固力Fmax的可控；步骤6、附加铝肋成型：Fe-SMA套管在发生马氏体逆相变收缩的过程中，将挤压铝合金管，使铝合金管贴合在预应力复材筋表面形成附加铝肋；通过控制Fe-SMA套管的加热温度T，能够改变预变形Fe-SMA套管的回复应力，进而实现对步骤6中预应力复材筋-附加铝肋界面抗剪强度、附加铝肋复材筋锚固力的控制。

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