日前，美國西弗吉尼亞大學土木工程系教授HotaGangaRao及博士生PraveenMajjigapu開發(fā)了一種復合材料加固系統(tǒng)，它能夠提高結(jié)構(gòu)件的強度和疲勞極限，從而有效降低地震、颶風、龍卷風和其他大型自然災(zāi)害所造成的損失。該系統(tǒng)同樣適用于修復古跡和其他老舊建筑。
該系統(tǒng)由楔形填充塊、加強銷和復合材料三部分組成，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：“即使過載狀態(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立刻倒塌。因此，該系統(tǒng)能夠通過降低結(jié)構(gòu)失效率，為社區(qū)提供安全保障，減少生命與財產(chǎn)損失。”
此外，采用該系統(tǒng)對建筑物進行改造比傳統(tǒng)方法更具成本效益，所需的時間更少，改造效果也更好。
GangaRao教授還說：“老舊建筑維修成本高，勞動力強度大，因此，價格合理的維修方案能夠為更多的建筑提高安全性。”
該研究團隊在一個較空的實驗室里進行了相關(guān)載荷試驗。實驗引入了兩個混凝土部件——一根立柱和一根橫梁，二者相互連接組成一個“T”型連接件，隨后將楔形部件捆綁到兩個90°直角的部位。
該系統(tǒng)能夠配合混凝土、木材、復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材料來制造。
除了材料，外形也是楔形部件最重要的特點之一，這意味著該部件能否對“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，團隊研究人員再將鋼筋穿過楔塊植入混凝土中，既固定了楔塊又起到了一定的增強作用。
復合材料耐腐蝕性、耐久性更好，安裝也比傳統(tǒng)方法更便宜。因此，復合材料既適用于建筑結(jié)構(gòu)材料，又可以作為建筑補強材料。
復合材料一旦固化，幾種不同的材料就綁定在一起作為一個整體服役，因而更加堅固耐用。
測試結(jié)果顯示，在沒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，該團隊進行的7次實驗中有5次斷裂載荷接近50噸。
下一步，GangaRao教授計劃將在塔樓、格架結(jié)構(gòu)和水上結(jié)構(gòu)等真實工況條件下上進行現(xiàn)場測試。他的目標是在低成本前提下，為建筑、橋梁等提供最大的強度和耐用性，同時實現(xiàn)快速、簡便安裝。
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