The invention discloses a self circulation type piezoelectric material of prestressed concrete box girder, including: using piezoelectric materials as a substitute for prestressed steel material, through the control of piezoelectric voltage at both ends of the prestressed members, according to the inverse piezoelectric materials of prestressed concrete box girder prestress change piezoelectric effect; compression will the application of piezoelectric materials in bridge, and other auxiliary power supply, so as to realize the self circulation supply power structure within the system; pull regional tensile stress and piezoelectric prestressed member prestressed by the power supply, the bridge monitoring system for real-time monitoring of piezoelectric power generation device of concrete box girder, in order to achieve macro-control bridge structure system. The invention has the advantages of safety, energy saving and environmental protection, high degree of automation, health monitoring and adjustment for the prestressed structural system can realize the bridge in use process, thereby enhancing the durability and safety of the box girder structure.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁,属于桥梁工程
技术介绍
随着国民经济的高速发展,我国的公路交通事业也在不断的加速前进,桥梁结构作为公路交通的重要组成部分,其对公路交通的发展起着非常重要的制约作用。大跨径预应力混凝土梁桥由于具有较大的跨径,能够满足跨江跨海的需要,因此得到了广泛应用。随着预应力混凝土箱梁在土木建筑领域的广泛运用,其由于自身结构特性局限、材料特性局限而产生的工程应用缺陷就频繁地暴露了出来。首先,由于预应力混凝土生产工艺和材料的固有特性等原因,预应力钢筋的应力值从张拉、锚固直到构件安装使用的整个过程中不断降低。并且这种由预应力钢筋应力值降低所体现的预应力损失的来源是多方面的,具体包括:(1)锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失;(2)预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失;(3)混凝土加热养护时,受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失;(4)钢筋应力松弛引起的预应力损失;(5)混凝土的收缩徐变引起的预应力损失;(6)用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失等六项预应力损失。预应力损失现象的出现导致预应力钢筋中的应力值不断降低,随着时间的推移会危害结构的安全特性。其次,虽然预应力设计计算过程中设计人员会对预应力损失以及桥梁载荷的不断增长进行基于安全系数计算下的处理,但随着交通流量的不断增大,桥梁承受的活载日益剧增,原有的预应力设计不能满足现有交通需求状态的要求。最后,设计阶段预应力设计过大或导致桥梁上拱,影响具体桥梁结构的美观以及增大材料的利用量和施工的难度。综上所述,现有的预 ...
【技术保护点】
一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁,其特征在于,包括预应力调节系统、桥梁监控系统及控制中心,且预应力调节系统、桥梁监控系统均与控制中心相连;其中,所述预应力调节系统包括压电预应力构件(1)、压电发电装置(2)、储能电路(7);压电预应力构件(1)设置于混凝土内,用作原预应力混凝土的预应力钢筋;压电预应力构件(1)由压电材料制成,通过逆压电效应控制压电预应力构件(1)上的预应力大小;压电预应力构件(1)的两端设置有放电装置(3),用于控制压电预应力构件(1)两端的电压;压电发电装置(2)设置于箱梁顶部受压区域,且通过储能电路(7)与放电装置(3)相连;压电发电装置(2)由压电材料制成,通过正压电效应将所受机械能转换为电能储存于储能电路(7)中;所述桥梁监控系统包括A、B、C三组应力传感器,其中A组应力传感器(4)设置于箱梁顶面,用于检测箱梁顶面的受压应力;B组应力传感器(5)设置于箱梁底面,用于检测箱梁底面的受拉应力;C组应力传感器(6)设置于压电预应力构件(1)上,用于检测压电预应力构件(1)上的预应力大小。
【技术特征摘要】
1.一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁,其特征在于,包括预应力调节系统、桥梁监控系统及控制中心,且预应力调节系统、桥梁监控系统均与控制中心相连;其中,所述预应力调节系统包括压电预应力构件(1)、压电发电装置(2)、储能电路(7);压电预应力构件(1)设置于混凝土内,用作原预应力混凝土的预应力钢筋;压电预应力构件(1)由压电材料制成,通过逆压电效应控制压电预应力构件(1)上的预应力大小;压电预应力构件(1)的两端设置有放电装置(3),用于控制压电预应力构件(1)两端的电压;压电发电装置(2)设置于箱梁顶部受压区域,且通过储能电路(7)与放电装置(3)相连;压电发电装置(2)由压电材料制成,通过正压电效应将所受机械能转换为电能储存于储能电路(7)中;所述桥梁监控系统包括A、B、C三组应力传感器,其中A组应力传感器(4)设置于箱梁顶面,用于检测箱梁顶面的受压应力;B组应力传感器(5)设置于箱梁底面,用于检测箱梁底面的受拉应力;C组应力传感器(6)设置于压电预应力构件(1)上,用于检测压电预应力构件(1)上的预应力大小。2.根据权利要求1所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁,其特征在于,所述桥梁监控系统包括正压电监控系统、抗裂监控系统及预应力监控系统;其中,正压电监控系统与A组应力传感器(4)相连,用于计算并监控压电发电装置(2)的发电量;抗裂监控系统与B组应力传感器(5)相连,用于监控箱梁底面的受拉应力,从而保证箱梁底面...
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