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形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)是一种集感知与驱动功能于一体的新型智能材料。该材料因具有形状记忆效应、超弹性、受限回复产生较大驱动力、电阻对应变敏感、高阻尼等特性,已逐渐应用于土木工程结构振动控制、检测及加固修复中。目前,对于SMA阻尼器、SMA智能混凝土结构等方面的研究已经取得了显著的成果。然而SMA智能混凝土结构在加固修复方面的应用还会受到很多问题的影响,且其修复后的受力性能还不甚明确,有待于进一步研究。本文利用SMA的形状记忆效应和受限回复产生较大驱动力的特性,对Ni-Ti形状记忆合金丝用后张法施加预应力,将其以预应力筋的形式应用于混凝土梁中制成无粘结预应力SMA混凝土梁。进行了预应力SMA筋混凝土梁自修复性能影响的试验研究与理论分析,主要研究工作如下:(1)对SMA丝的物理力学性能进行试验研究。通过热处理来调节试验所用SMA丝的相变温度,使其在环境温度下具有良好的材料特性;利用差示扫描量热法(DSC法)测得热处理后SMA的热熔变化曲线,得到SMA的相变温度,从而确定自修复试验的加热温度;对SMA丝进行了常温下的单调拉伸试验,结果显示SMA丝的可恢复变形能够满足裂缝修复所需的条件;对试验所用锚具进行了锚固力的测试验证了其锚固的可靠性。(2)进行预应力SMA智能混凝土梁自修复试验研究。采用两点对称加载方式对试验梁进行力学性能测试。试验表明试验梁的开裂荷载随SMA预应变的增大而提高,预应变为9%的试验梁其开裂荷载是无预应变梁的2.19倍。随后对试验梁进行通电加热修复。结果表明,当SMA的总应变小于其最大可回复应变时,裂缝可完全恢复。(3)对试验梁修复后的受力性能进行研究。再次对试验梁进行加载及修复,试验结果显示,试验梁承载力较第一次加载有不同程度的降低;预应变为6%-8%时试验梁裂缝的恢复效果好,预应变为7%时裂缝的修复率最高,可达到80.6%,是无预应变梁裂缝恢复率的2.74 倍。(4)对预应力SMA智能混凝土梁的自修复性能进行了理论分析。根据SMA的本构关系进行了公式推导,找到SMA最大回复应力与初始预应变之间的关系。并与试验结果进行对比分析得知,SMA丝的应变超过其最大可回复越多,对试验梁裂缝的恢复越不利。通过计算荷载作用下SMA丝产生的应变值,可以找到最优的初始预应变,使梁裂缝的修复效果达到最佳。