一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器的制作方法

本发明属于属于建筑与土木工程FRP筋混凝土结构领域，特别涉及一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器。

背景技术：

钢筋混凝土结构在土木工程领域中的使用已有一百多年的历史，但随着时间的推移，钢筋由于腐蚀表现出性能退化，同时钢筋混凝土结构在地震作用后产生较大的残余变形，并且在连续地震作用下抗震性能不断退化，甚至发生倒塌，无法保证结构震后的功能性，因此需要很大的维修和修复成本。为了克服腐蚀问题，FRP筋代替钢筋用于混凝土结构中，但FRP是一种脆性材料，所以FRP筋混凝土结构的抗震性能极差。

形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）能够发生大变形但不会导致破坏，并且在地震作用结束后能恢复变形，只存在极小的残余变形。

FRP筋混凝土结构抗震性能差，破坏时没有征兆，极大地威胁生命安全并造成巨大的经济损失，因此不能用于有抗震要求的地区。现有的建筑行业既可以提高结构的延性和耗能能力、具有良好的抗震性能，又能尽可能的减少地震所造成的经济损失，同时在连续地震作用下能保持良好的抗震性能的方法尚未见有所报道。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器。该用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器既可以提高结构的延性和耗能能力、具有良好的抗震性能，又能尽可能的减少地震所造成的经济损失，同时在连续地震作用下能保持良好的抗震性能。

为解决上述技术问题，本发明一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器，在两段FRP筋之间连接SMA筋，FRP筋与SMA筋通过不锈钢套筒连接，所述不锈钢套筒两端依据FRP筋和SMA筋的直径加工圆柱形孔槽、中间预留分隔段，连接FRP筋的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内布置软金属垫层，连接SMA筋的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内沿纵向布置锯齿形导轨，连接SMA筋的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁设有与所述锯齿形导轨相匹配的锯齿形导轨凹槽。

如此设计，通过在FRP筋混凝土结构塑性铰区设置该连接器，形成FRP-SMA-FRP的组合筋。在FRP筋混凝土结构中引入SMA筋，不仅提高了结构的抗震性能，而且极大减小了结构的残余变形从而减少了地震所带来的经济损失，在连续地震作用下可以保持良好的抗震性能，保证了生命安全和财产安全。

作为优化，所述不锈钢套筒为等直径不锈钢套筒、中间预留截面为矩形的分隔段。如此设计，可适用于相同直径的FRP筋和SMA筋。

作为优化，所述不锈钢套筒为变直径不锈钢套筒、中间预留截面为梯形的分隔段。如此设计，可适用于不同直径的FRP筋和SMA筋，提高使用便利性。

作为优化，所述锯齿形导轨沿纵向均匀布置三条，分别安装于不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁按120等分加工的锯齿形导轨凹槽内。如此设计，连接牢固，使用方便。

作为优化，所述分隔段长度不小于5mm。如此设计，便于加工、且使用方便。

作为优化，FRP筋受拉承载力标准值应为SMA筋受拉承载力标准值的1.2倍，FRP筋受拉破坏之前，应保证SMA筋首先屈服，FRP-SMA-FRP混合筋的受拉承载力由SMA筋确定。如此设计，连接牢固、且效果较好。

作为优化，SMA筋与FRP筋通过套筒挤压工艺固定。如此设计，便于安装、且连接牢固。

本发明的有益效果是：

本发明，结构简单、设计科学、施工方便，经济适用，通过在FRP筋混凝土结构中使用SMA筋塑性铰连接器，提高了结构的延性和耗能能力，大大地提高了FRP筋混凝土结构的抗震性能，同时减少了结构的残余变形从而降低了震后的维修和修复费用，尽可能的减少了地震所造成的经济损失，在连续地震作用下可以保持良好的抗震性能，保证了生命安全和财产安全。具有较好的实际应用价值和推广价值。

附图说明

下面结合附图对本一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器作进一步说明：

图1是本一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器的实施例1的结构示意图；

图2是图1中1-1断面的结构示意图；

图3是图1中2-2断面的结构示意图；

图4是本一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器的实施例2的结构示意图；

图5是图4中1-1断面的结构示意图；

图6是图4中3-3断面的结构示意图。

图7是图1、图2中锯齿形导轨凹槽和锯齿形导轨的结构示意图。

图中：1为FRP筋、2为等直径不锈钢套筒、2.1为中间预留截面为矩形的分隔段、3为SMA筋、4为软金属垫层、5为锯齿形导轨、6为变直径不锈钢套筒、6.1为中间预留截面为梯形的分隔段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：本一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器，在两段FRP筋1之间连接SMA筋3，FRP筋1与SMA筋3通过不锈钢套筒连接，FRP筋受拉破坏之前，应保证SMA筋首先屈服，FRP筋受拉承载力标准值应为SMA筋受拉承载力标准值的1.2倍，FRP-SMA-FRP混合筋的受拉承载力由SMA筋确定；所述不锈钢套筒两端依据FRP筋1和SMA筋3的直径加工圆柱形孔槽、中间预留分隔段，连接FRP筋1的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内布置软金属垫层4，连接SMA筋3的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内沿纵向布置锯齿形导轨5，连接SMA筋3的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁设有与所述锯齿形导轨5相匹配的锯齿形导轨凹槽；所述不锈钢套筒为等直径不锈钢套筒2、中间预留截面为矩形的分隔段2.1；所述锯齿形导轨5沿纵向均匀布置三条，分别安装于不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁按120等分加工的锯齿形导轨凹槽内；所述分隔段长度为5mm。

实施例2：本一种用于FRP筋混凝土结构的SMA筋塑性铰连接器，在两段FRP筋1之间连接SMA筋3，FRP筋1与SMA筋3通过不锈钢套筒连接，FRP筋受拉破坏之前，应保证SMA筋首先屈服，FRP筋受拉承载力标准值应为SMA筋受拉承载力标准值的1.2倍，FRP-SMA-FRP混合筋的受拉承载力由SMA筋确定；所述不锈钢套筒两端依据FRP筋1和SMA筋3的直径加工圆柱形孔槽、中间预留分隔段，连接FRP筋1的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内布置软金属垫层4，连接SMA筋3的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内沿纵向布置锯齿形导轨5，连接SMA筋3的不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁设有与所述锯齿形导轨5相匹配的锯齿形导轨凹槽；所述不锈钢套筒为变直径不锈钢套筒6、中间预留截面为梯形的分隔段6.1；所述锯齿形导轨5沿纵向均匀布置三条，分别安装于不锈钢套筒端的圆柱形孔槽内壁按120等分加工的锯齿形导轨凹槽内；所述分隔段长度为15mm。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本发明的专利保护范围。