因此,SMA在桥梁结构振动控制中的应用研究具有极其重要的理论意义和广阔的工程应用前景。
工程用水泥基复合材料(ECC):
ECC理论研究始于1992年,最早试图用聚乙烯纤维(Polyethylene,简称PE)来解决水泥基复合材料的增强、增韧问题。1997年Li和Kinda等开始将聚乙烯醇(Polyvingakohol,简称PVA)用于ECC,制成了PVA纤维增强水泥基复合材料。PVA纤维的抗拉强度和受拉弹性模量均高于普通混凝土,PVA纤维的分子中含有OH基团,能与水泥浆形成很高的粘结强度,但自身在搅拌过程中并不纠结成团,其成本是等体积高弹模PE纤维的1/8,且明显低于钢纤维。目前国内外主要研究都集中在PVA-ECC上。[1]
国内近些年来ECC研究进步很快,张君和公成旭旧采用了高性能试验机验证了PVA-ECC在单轴拉伸荷载下的应力应变特性、裂缝形态及配合比关系;青岛理工大学田砾等的研究表明随着加载速率的降低,材料表现出更好的应力硬化性能,微裂缝条数增多;大连理工大学张英华等研究了增稠剂对ECC材料性能的影响,试验研究表明合理选择增稠剂类型及合理的配合比设计,可以是ECC在具有良好的工作性能的同时在力学性能上也有一定程度的提高;大连理工大学的高淑玲等适配了PVA纤维增强水泥基复合材料,研究了原材料投料顺序及搅拌工艺的影响及不同掺合料对流动性、抗压强度及其直接拉伸应力-应变曲线的影响。配制的PVA纤维增强水泥基复合材料的极限拉应变最大可达到0.7%,是普通混凝土的70倍,东南大学的徐伟等以及同济大学的王晓刚等也先后开展了这方面的研究,并且针对ECC价格较高的缺点,进行了相应的调整。例如改变纤维掺量,放宽所用的细骨料的粒径和成分要求,添加粉煤灰和硅灰等,虽然极限拉应变有所降低,但仍然体现出应变硬化的特征。[2]
增大混凝土的变形,改善混凝土的脆性,越来越引起国内外学者的重视。有关大变形水泥基混凝土的研究,目前国内外的技术路线主要是通过在水泥基混凝土中添加适当的外加填料,以改善混凝土的变形能力。ECC通常是以水泥或者以水泥加填料或粒径不大于5mm的细集料作为基体,用纤维做增强材料。ECC的特点是具有超高韧性,其拉应变值大于3%,且饱和状态下的多点开裂裂缝宽度小于3mm。微观结构的优化处理使ECC的纤维体积含量低于2~3%。在增强结构的安全性、耐久性及可持续性方面,ECC具有很大的优势。[3]
由于形状记忆合金及工程用水泥基复合材料在土木工程领域的应用研究才刚刚起步,90年代,美国学者才开始探索将SMA材料应用到土木工程结构上形成智能抗震体系的可能性。在我国,更是处于初步试验阶段。尽管如此,世界各国土木工程领域关于此仍有大量应用研究报道和科技论文,这预示着广大科研工作者正在为革新事业辛勤付出着。今年,我国更是把“大力发展形状记忆合金,自修复材料等智能材料”列为十三五计划实施的100个重大工程项目之一。
四、拟解决的关键问题
(1)一期恒载内力计算
(2)二期恒载内力计算
(3)主要控制截面内力影响线计算
(4)主要控制截面内力活载影响值计算
(5)荷载组合及截面验算
(6)形状记忆合金桥墩的设计方法和构造措施
五、本课题的进度安排
1.调研、收集并阅读相关文献资料1周
3.桥梁方案设计比选 1周
4.结构计算、电算分析