日前，美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)土木工程系教授HotaGangaRao及博士生PraveenMajjigapu開(kāi)發(fā)了一種復(fù)合材料加固系統(tǒng)，它能夠提高結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和疲勞極限，從而有效降低地震、颶風(fēng)、龍卷風(fēng)和其他大型自然災(zāi)害所造成的損失。該系統(tǒng)同樣適用于修復(fù)古跡和其他老舊建筑。
該系統(tǒng)由楔形填充塊、加強(qiáng)銷和復(fù)合材料三部分組成，能夠使建筑、橋梁承受更大的載荷，并顯著提高其減振性能和防火防潮性能。
GangaRao教授介紹說(shuō)：“即使過(guò)載狀態(tài)下出現(xiàn)了節(jié)理裂紋，在該系統(tǒng)的幫助下建筑物也不會(huì)立刻倒塌。因此，該系統(tǒng)能夠通過(guò)降低結(jié)構(gòu)失效率，為社區(qū)提供安全保障，減少生命與財(cái)產(chǎn)損失。”
此外，采用該系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行改造比傳統(tǒng)方法更具成本效益，所需的時(shí)間更少，改造效果也更好。
GangaRao教授還說(shuō)：“老舊建筑維修成本高，勞動(dòng)力強(qiáng)度大，因此，價(jià)格合理的維修方案能夠?yàn)楦嗟慕ㄖ岣甙踩浴?rdquo;
該研究團(tuán)隊(duì)在一個(gè)較空的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了相關(guān)載荷試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)引入了兩個(gè)混凝土部件——一根立柱和一根橫梁，二者相互連接組成一個(gè)“T”型連接件，隨后將楔形部件捆綁到兩個(gè)90°直角的部位。
該系統(tǒng)能夠配合混凝土、木材、復(fù)合材料等多種材料的結(jié)構(gòu)部件使用。同樣，根據(jù)具體應(yīng)用情況的不同，楔形部件也可以采用不同的先進(jìn)材料來(lái)制造。
除了材料，外形也是楔形部件最重要的特點(diǎn)之一，這意味著該部件能否對(duì)“T”型連接件的高應(yīng)力區(qū)起到有效的緩解作用，而其外形設(shè)計(jì)則主要取決于載荷、材料及連接件的狀態(tài)。
將楔形部件固定到連接件上以后，團(tuán)隊(duì)研究人員再將鋼筋穿過(guò)楔塊植入混凝土中，既固定了楔塊又起到了一定的增強(qiáng)作用。
復(fù)合材料耐腐蝕性、耐久性更好，安裝也比傳統(tǒng)方法更便宜。因此，復(fù)合材料既適用于建筑結(jié)構(gòu)材料，又可以作為建筑補(bǔ)強(qiáng)材料。
復(fù)合材料一旦固化，幾種不同的材料就綁定在一起作為一個(gè)整體服役，因而更加堅(jiān)固耐用。
測(cè)試結(jié)果顯示，在沒(méi)有輔助部件的情況下，“T”型梁柱將在7噸載荷條件下發(fā)生斷裂;而在楔形系統(tǒng)輔助下，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的7次實(shí)驗(yàn)中有5次斷裂載荷接近50噸。
下一步，GangaRao教授計(jì)劃將在塔樓、格架結(jié)構(gòu)和水上結(jié)構(gòu)等真實(shí)工況條件下上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。他的目標(biāo)是在低成本前提下，為建筑、橋梁等提供最大的強(qiáng)度和耐用性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)便安裝。
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