超弹性形状记忆合金RC构件抗震性能分析

《超弹性形状记忆合金RC构件抗震性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、36世界桥梁2012，40(3)超弹性形状记忆合金RC构件抗震性能分析编译魏春培，靳凤玉，李明，祝庆升，高有湖。杨则英(1．莱芜市公路管理局，山东莱芜271100；2．山东大学土建-9水利学院，山东济南250061)摘要：超弹性形状记忆合金(SESMA)是一种特殊的金属材料，能够承受大变形，当外力撤去后能够恢复到施加外力前的形状。为预测其作为钢筋在梁、柱塑性铰区使用时结构的抗震性能，通过试验研究分析SESMA钢筋混凝土构件的塑性铰长度、裂缝宽度、裂缝间距、粘结～滑移关系及节点剪应力，并检验现有钢筋混凝土构件计算方法的适用性；同时采用有限元法进一步分析结构的性能

2、。结果表明：采用Paulay公式预测塑性铰长度较合适；欧洲规范一2预测的平均裂缝间距和最大裂缝宽度较准确；有限元预测的荷载～位移、弯矩～转角关系和能量耗散能力与试验结果吻合良好。为促进SMA作为混凝土配筋的广泛应用，还需继续开展相关研究工作。关键词：钢筋混凝土结构；形状记忆合金；超弹性；梁一柱节点；塑性铰长度；裂缝；荷载～位移；弯矩～转角中图分类号：U448．34；U442．5文献标志码：A文章编号：1671—7767(2012)03—0036一O61引言的轴向伸长即得耦合器内钢筋的滑移。大地震时桥梁等建筑物因发生过大变形而受到2．2SESMARC柱较大损伤。

3、现行抗震设计规范强调通过提高重要结Saiidi等按1：4的比例设计制作了2个箍筋构的延性，以使其在地震中保持弹性行为。但建造RC柱[代表RC桥墩，在柱的塑性铰区设置SMA在强地面运动下仍能保持弹性行为的结构既困难又筋(SMA为奥氏体完成温度在0℃左右的镍钛合昂贵。超弹性形状记忆合金(SESMA)是一种特殊金，镍占55．9、钛占44．1)，采用螺纹机械耦合金属材料，不仅能够承受大的塑性变形，而且当外力器与钢筋连接试件SMAC一1见图2]，按基底加速移除后能够恢复到原有形状。由于它独特的性能，度时程的15～3O0对桥墩施加振动荷载。试验SESMA在建筑构件中得到了

4、越来越广泛的应用，发现：与普通RC柱相比，SMA筋RC柱在控制柱如梁一柱节点、框架、阻尼装置、桥梁保护装置等。端位移和整体残余位移方面优势很大，能更好地减本文通过试验和有限元法研究SESMA钢筋小地震危害。混凝土(RC)梁、柱的行为特性，包括弯矩～曲率关系、塑性铰长度、裂缝宽度、裂缝间距、粘结～滑移关3抗震性能分析系、荷载～位移关系和能量耗散能力。3．1弯矩～曲率关系本文采用Scott模型模拟约束混凝土的应力～2SESMARC构件试验应变关系，采用双线性动应变硬化模型模拟普通钢2．1SESMARC梁一柱节点筋和SMA筋应力～应变关系，应变硬化参数分别Youss

5、ef按加拿大规范设计制造了2个大型梁取0．020和0．037。假定在应变达到0．004之前，一柱节点试件(见图1)，并进行反复荷载下的试验混凝土保护层的应力～应变关系符合Scott模型非研究。第1个节点(JBC一1)使用普通钢筋，第二个约束混凝土应力～应变关系；当应变继续增大时，混节点(JBc一2)在梁的塑性铰区使用SESMA(SMA凝土保护层不再承担应力。分析结果可知：JBc一1为奥氏体完成温度为一15～一1O℃的镍钛合金，镍和JBC一2的屈服弯矩所对应的曲率分别为7．5占55、钛占45)，其它部分使用普通钢筋。rad／km和18．0rad／km，但二者的抗

6、弯强度几乎相为测定SMA筋在耦合器中的滑移，将普通钢等；JBC一1和JBC一2在地震荷载下的能量耗散能筋和SMA筋各插入耦合器的一端，采用万能试验力分别为l_1kN·m和0．87kN·m；与JBC一1机对安装好的耦合器进行拉伸，用伸长仪测量钢筋相比，JBC一2和SMAC一1在SMA筋屈服前发生长度的变化。伸长仪的读数减去由拉力引起的钢筋了显著的弯曲，主要是由于SMA筋比普通钢筋刚收稿日期：2011—06—20编译者简介：魏春培(1960一)，男，工程师，2004年毕业于山东交通学院土木工程专业，工学学士(E—mail：sdjtyz~@163．com)。超弹性形

7、状记忆合金RC构件抗震性能分析魏春培，靳凤玉，李明，祝庆升，高有湖，杨则英37王基：1I10@115M10@80萋2一MS2M0A2T0和TB~I(]JBB(CJ一BC1)一2)‘一，普通钢筋主36I01270l2／／／耦合器普通钢{SMA钢筋IflI卅}——7-／平端土01．112——剪螺驾／圭。M10@80。M10@120360．RC梁王一，，Rc柱工1830耦合器(a)JBC一1和JSC一2配筋(b)JBC一2连接细节(c)连接普通钢筋与SMA筋的单管耦合器单位：m图1试件JBC一1、JBC一2配筋及连接示意0一(2)0p一(～)L(3)一0一(4)。㈣

8、(2)试验法。试验法根据承受反复荷载的