1、研究目的和意义

随着经济的高速发展，人们对于建筑工程质量的要求越来越高。大量混凝土结构在长期使用的过程中出现老化和承载力不足的情况，无法满足正常使用要求。对于既有钢筋混凝土结构承载力不足问题的处理是结构工程中的难题之一，因此其加固处理技术是研究的热点。

FRP（纤维增强复合材料）是由纤维材料与基体材料（树脂）按一定比例混合后形成的高性能型材料，性能比较稳定，与传统的加固法相比，FRP加固混凝土具有高效方便，施工简单，耐腐蚀等诸多优点，目前已经成为国际上混凝土加固技术中的一种有效方法。这类结构的主要破坏形式为FRP与混凝土的粘结失效，脱粘的产生是由于受拉区混凝土开裂引起的应力集中。为此，研究FRP加固混凝土结构的裂纹控制方法对解决结构的粘结失效问题具有重大意义。

2、国内外研究现状

SMA是一种新型的智能材料,具有形状记忆效应和超弹性两大特性，国内外均有关于形状记忆效应和超弹性应用于混凝土结构的研究。李昆娟^[1]利用SME对SMA纤维在水泥砂浆梁中的裂缝闭合性能进行评价，研究了不同端部形状的NiTi和NiTiNb纤维在温度和纤维数增加的情况下的裂纹闭合性能，进行材料试验，用于分析成分和SME，然后进行三点弯曲试验，在梁底产生裂缝，并进行裂缝闭合试验。研究中设计的测试变量包括SMA纤维的类型、数量和形状。分析表明，由于SME的激活，在温度为75°时开始显著的裂纹恢复，与NiTiNb相比，NiTi纤维的裂纹闭合率较高。Kim^[2]等人研究了热处理激活形状记忆效应对SMA-FRCC预应力性能的影响，首先研究了冷拔SMA纤维在短时间热处理过程中长度和直径的几何变化，然后进行短时间（十分钟）热处理后的直接拉伸试验，试验结果表明，短时间的热处理成功激活了形状记忆效应，提高了材料的杨氏模量。孙丽，甘博^[5]等人利用形状记忆合金的超弹性，制成抗剪连接件应用在钢框架混凝土墙结构，解决传统抗剪连接件在地震或其他动力荷载作用下发生低周疲劳破坏的问题。韩西^[6]等人以状记忆合金的形状记忆效应为基础，提出一种新型的预应力结构－SMA环向预应力结构，利用约束混凝土概念，在结构幻想施加预应力，使之处于双向受压状态，以改善混凝土的受力性能。综合分析表明，运用SMA环向预应力技术完成对结构的环向预应力施加在理论上使完全可行的。钟厉^[7]等人采用 NYL-80 型压力试验机进行抗压试验, 用 YJ-26 型静态电阻应变仪测量各级荷载下对应的横竖向应变, 同时观察和记录试件的破坏现象, 研究了 NiTi 形状记忆合金环向预应力混凝土结构的强化现象。结果表明 SMA环向预应力混凝土柱与同等条件的普通混凝土柱相比,其极限荷载和抗裂性能都有较大的提高。

上述研究表明，SMA可以有效地自修复混凝土产生的裂缝，提高混凝土结构的阻尼耗能能力。近年来，SMA越来越多的应用于结构修复加固领域，任红梅和彭功生^[12]对SMA在结构加固修复中的研究应用进行了总结，归纳了SMA基于不同基本物理力学特征的应用模式：基于形状记忆效应的结构构件的裂纹控制和自修复；基于超弹性效应的结构隔震；利用SMA的电阻特性实现结构健康监测与自诊断。

综合上述文献和研究意义，在本研究中采用形状记忆合金丝为传感和驱动元件，利用形状记忆效应产生的回复力控制裂纹张开，以解决混凝土受拉区开裂问题，从而解决FRP与混凝土脱粘问题，达到提高结构的承载力和使用寿命的目的。利用SMA的电阻特性，在荷载作用下检测SMA丝的电阻值，研究电阻率变化和构件裂纹张开、拉伸应变之间的关系，实现混凝土结构的自感知与自适应功能，使FRP加固混凝土结构能够更广泛地应用于工程实际。

2. 研究的基本内容与方案

1、研究的基本内容

在本研究中，以FRP加固的混凝土梁为研究对象，埋置不同预拉伸长度的记忆合金丝，研究FRP加固混凝土梁在三点弯曲时SMA的电阻率变化和裂纹张开、拉伸应变的关系。对出现裂纹之后的试样加热，利用镍钛SMA丝的形状记忆效应产生回复力驱动混凝土的裂纹闭合，研究裂纹闭合规律及其对FRP脱粘的影响。本研究中设计的测试变量包括SMA丝的预拉伸长度和SMA丝在混凝土梁中的埋置形状。

2、研究目标