本技术涉及一种预应力形状记忆合金(SMA)与纤维增强塑料(FRP)复合筋结构及其制造工艺,该结构由同轴配置的至少三段筋节组成,筋节可为SMA单元筋或FRP单元筋,至少三段筋节中包含SMA单元筋和FRP单元筋。
背景技术
形状记忆合金(SMA)是由马氏体和奥氏体两种晶体结构组成的一种特殊合金材料。这两种晶体结构在特定情况下可以实现相互转变,宏观上表现为SMA形状发生改变。处于母状态下的SMA由奥氏体晶体结构组成,当达到某一特定温度时,奥氏体晶体结构会通过原子位置变化转变为马氏体晶体结构,此过程称为马氏体相变.除温度诱导外,施加外荷载使SMA产生一定的预变形也可以诱导马氏体相变。预变形后的SMA经历高温时,由马氏体相变所产生的马氏体会重新转变为奥氏体,宏观上即为SMA变形得到了恢复,此过程称为马氏体逆相变或奥氏体相变。上述由晶体结构相变所产生的形状恢复现象称为形状记忆效应(SME),是SMA最主要的特点之一。
在结构工程领域,形状记忆合金按其组成材料可分为镍钛基形状记忆合金(Ni-TiSMA)和铁基形状记忆合金(Fe-SMA)等。然而,早期的研究主要基于Ni–TiSMA,由于Ni-TiSMA价格昂贵且回复应力不稳定,作为预应力材料在土木工程领域尚不具备大规模应用的潜力。而Fe-SMA在20世纪80年代研制成功,其低廉的生产价格和稳定的回复应力使其比Ni-Ti形状记忆合金更有可能在土木工程中大规模应用。随着Fe-SMA材料的不断优化,目前已有带肋钢筋、薄板、圆棒等形式的产品问世。
当前预应力筋大多采用单一的金属材料(如高强钢丝、钢绞线等),这些材料在特定环境下(如高腐蚀性环境)易受腐蚀,影响结构耐久性和安全性。这些预应力筋在应对复杂多变的工程环境时显得力不从心,限制了其在一些特殊领域(如海洋工程、化工设备等)的应用。此外传统预应力筋在反复荷载作用下易产生疲劳损伤,导致预应力损失,影响结构的长期稳定性和安全性。
实现思路