專利名稱：Sma箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
形狀記憶合金(Shape Memory Alloy,簡稱SMA)是指具有形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemory Effect,簡稱SME)的一種新型的功能材料。形狀記憶效應(yīng)是指，某些具有熱彈性或應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的材料處于馬氏體狀態(tài)，并進(jìn)行一定限度的變形后，在隨后的加熱并超過馬氏體相消失的溫度時，材料能完全恢復(fù)到變形前的形狀和體積。目前，結(jié)構(gòu)健康檢測正在向智能化方向發(fā)展，其關(guān)鍵是實現(xiàn)長期、在線、實時監(jiān)測，并進(jìn)一步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自修復(fù)功能. 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)健康檢測方法存在以下不足之處I、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)健康檢測方法多以電阻應(yīng)變測試為主，屬靜態(tài)測試系統(tǒng)，缺乏測試的實時性，只能進(jìn)行離線和非實時的檢測.對于重要的生命線工程，如大型橋梁結(jié)構(gòu)，由于其特殊的使用要求而承受著長期的靜動力荷載，致使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度隨著時間的延長而降低，目前這一領(lǐng)域尚未建立和發(fā)展一種能夠提供整體和全面運行信息的橋梁監(jiān)測和評估系統(tǒng)，以便隨時了解橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲備，從而保證大橋運營的安全性和耐久性。形狀記憶合金由于其具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性性能及高阻尼的特點更是受到了人們的高度青睞.目前，SMA已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、航天、機(jī)械、醫(yī)療等領(lǐng)域，并取得了很好的效果，而且這類合金可恢復(fù)的應(yīng)變量達(dá)7% 8%，而對一般材料而言，這樣大的變形量早就發(fā)生永久變形了。2、對于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋，箱梁的開裂和長期性下?lián)弦殉蔀槔_業(yè)界的普遍問題。如何施加與控制外預(yù)應(yīng)力是加固成功的難點與關(guān)鍵。智能預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠根據(jù)外載效應(yīng)調(diào)整索力，明顯改善預(yù)應(yīng)力的效果，能避免長期不良應(yīng)力和大大減少與時間緊密相關(guān)的預(yù)應(yīng)力損失，使結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)性能，從而有效地控制短期撓度以及長期收縮徐變效應(yīng)，提高橋面的平整度。如何施加與控制智能體外預(yù)應(yīng)力是加固成功的難點與關(guān)鍵。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)實時監(jiān)測并且能夠自修復(fù)外預(yù)應(yīng)力箱梁加固技術(shù)，為此，本實用新型提供一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，它具有自監(jiān)測、自修復(fù)的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，混凝土箱梁中設(shè)有的SMA預(yù)應(yīng)力筋，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋分別與自檢測裝置和自修復(fù)裝置連接，所述自監(jiān)測裝置和自修復(fù)裝置分別與控制計算機(jī)連接。[0012]所述SMA預(yù)應(yīng)力筋通過設(shè)置在混凝土箱梁兩端錨具與混凝土箱梁連接，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端設(shè)有墩頭；所述自修復(fù)裝置包括可控直流電源，所述可控直流電源兩端與SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端連接形成閉合回路；所述自監(jiān)測裝置中設(shè)有合金電阻測定儀；所述SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端與合金電阻測定儀連接形成閉合回路；所述可控直流電源、合金電阻測定儀分別還與控制計算機(jī)連接；所述合金電阻測定儀包括數(shù)字式雙臂電橋。本實用新型的工作原理自監(jiān)測自修復(fù)的智能體外預(yù)應(yīng)力箱梁加固技術(shù)。將形狀記憶合金(SMA)以體外預(yù)應(yīng)力筋的形式布置在鋼筋混凝土箱梁體外，利用形狀記憶合金在相變過程中產(chǎn)生的回復(fù)力對箱梁施加驅(qū)動力，SMA體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的大小可根據(jù)外荷載大小和位置的變化自動·調(diào)整，通過對其電阻的監(jiān)測，判斷損傷情況并通過加熱SMA來修復(fù)受損部位，從而實現(xiàn)具有“自監(jiān)測、自修復(fù)”功能的智能加固。解決大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁普遍存在的腹板開裂、跨中下?lián)系炔『?，同時實現(xiàn)對混凝土箱梁的損傷(裂縫、撓度等)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，建立SMA智能體外預(yù)應(yīng)力加固機(jī)理及加固設(shè)計理論的研究，反復(fù)利用SMA體外預(yù)應(yīng)力筋實現(xiàn)混凝土箱梁的多次自修復(fù)的技術(shù)。為了實現(xiàn)此技術(shù)，本發(fā)明設(shè)計了在混凝土箱梁中沿長度方向埋入SMA的結(jié)構(gòu)裂縫自監(jiān)測自修復(fù)智能混凝土箱梁系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括混凝土箱梁、SMA形狀記憶合金、錨固、通電激勵設(shè)備以及控制計算機(jī)。為了防止合金與混凝土間產(chǎn)生相對滑移，必須對合金進(jìn)行錨固，預(yù)應(yīng)力筋兩端用墩頭機(jī)做好墩頭，且采用墩頭式錨固。形狀記憶合金通過專用電線連接到直流電源上。箱梁，通過實時監(jiān)測記憶合金的電阻、測量梁體開裂的裂縫寬度，得出兩者之間具有的線性關(guān)系，當(dāng)構(gòu)件裂縫達(dá)到某一值時，控制系統(tǒng)通電激勵形狀記憶合金，其內(nèi)部產(chǎn)生恢復(fù)效應(yīng)，通過收縮驅(qū)動裂縫閉合，達(dá)到修復(fù)受損部位的目的，實現(xiàn)裂縫的主動控制。本實用新型的有益效果能夠根據(jù)外載效應(yīng)調(diào)整索力，明顯改善預(yù)應(yīng)力的效果，能避免長期不良應(yīng)力和大大減少與時間緊密相關(guān)的預(yù)應(yīng)力損失，使結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)性能，從而有效地控制短期撓度以及長期收縮徐變效應(yīng)，提高混凝土箱梁橋面的平整度。

圖I是SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)示意圖。其中，I.混凝土箱梁，2. SMA預(yù)應(yīng)力筋，3.錨具，4.合金電阻測定儀，5.控制計算機(jī)，6.可控直流電源，7.墩頭，8.自監(jiān)測裝置，9.自修復(fù)裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，它包括在混凝土箱梁I中設(shè)有的SMA預(yù)應(yīng)力筋2，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋2分別與自檢測裝置8和自修復(fù)裝置9連接，所述自監(jiān)測裝置8和自修復(fù)裝置9分別與控制計算機(jī)5連接。所述SMA預(yù)應(yīng)力筋2通過設(shè)置在混凝土箱梁I兩端錨具3與混凝土箱梁I連接，所述SMA預(yù)應(yīng)カ筋2兩端設(shè)有墩頭7 ；所述自修復(fù)裝置9包括可控直流電源6，可控直流電源6中有斬波電路，滿足控制需要，所述可控直流電源6兩端與SMA預(yù)應(yīng)カ筋2兩端連接形成閉合回路；所述自監(jiān)測裝置8中設(shè)有合金電阻測定儀4 ;所述SMA預(yù)應(yīng)カ筋2兩端與合金電阻測定儀4連接形成閉合回路；所述可控直流電源6、合金電阻測定儀4分別還與控制計算機(jī)5連接；所述合金電阻測定儀4包括數(shù)字式雙臂電橋。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對發(fā)明/本實用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的 保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，其特征是，在混凝土箱梁中設(shè)有的SMA預(yù)應(yīng)力筋，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋分別與自檢測裝置和自修復(fù)裝置連接，所述自監(jiān)測裝置和自修復(fù)裝置分別與控制計算機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求I所述SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，其特征是，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋通過設(shè)置在混凝土箱梁兩端錨具與混凝土箱梁連接，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端設(shè)有墩頭。
3.如權(quán)利要求I所述SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，其特征是，所述自修復(fù)裝置包括可控直流電源，所述可控直流電源兩端與SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端連接形成閉合回路；所述自監(jiān)測裝置中設(shè)有合金電阻測定儀；所述SMA預(yù)應(yīng)力筋兩端與合金電阻測定儀連接形成閉合回路；所述可控直流電源、合金電阻測定儀分別還與控制計算機(jī)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種SMA箱梁自監(jiān)測自修復(fù)系統(tǒng)，它包括混凝土箱梁，所述混凝土箱梁中設(shè)有的SMA預(yù)應(yīng)力筋，所述SMA預(yù)應(yīng)力筋分別與自檢測裝置和自修復(fù)裝置連接，所述自監(jiān)測裝置和自修復(fù)裝置分別與控制計算機(jī)連接。本實用新型的有益效果能夠根據(jù)外載效應(yīng)調(diào)整索力，明顯改善預(yù)應(yīng)力的效果，能避免長期不良應(yīng)力和大大減少與時間緊密相關(guān)的預(yù)應(yīng)力損失，使結(jié)構(gòu)具有自適應(yīng)性能，從而有效地控制短期撓度以及長期收縮徐變效應(yīng)，提高混凝土箱梁橋面的平整度。
文檔編號E01D101/28GK202482781SQ20122008160
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者于剛, 劉德方, 李雷, 楊則英, 王為凱 申請人:山東大學(xué), 科達(dá)集團(tuán)股份有限公司