一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统及方法技术方案

一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统及方法，自调节预应力加固系统，包括：预应力张拉装置，所述预应力张拉装置跨钢桥疲劳裂纹布置，可受力使裂纹闭合；疲劳裂纹张开监测开关，设置在钢桥疲劳裂纹所在位置，用于根据钢桥疲劳裂纹扩展与张开进行启闭；以及控制装置，用于将所述疲劳裂纹张开监测开关与所述预应力张拉装置的启停相关联，使钢桥疲劳裂纹一直保持闭合状态。本发明专利技术能够在初始钢桥疲劳裂纹阶段施加预应力使其闭合，并在钢桥疲劳裂纹扩展过程中预应力大小根据裂纹扩展状态进行自动调节，始终使裂纹保持闭合状态，能使钢桥疲劳裂纹从加固开始阶段就起到限制扩展的目的，可提高钢桥疲劳裂纹产生后结构耐久性。提高钢桥疲劳裂纹产生后结构耐久性。提高钢桥疲劳裂纹产生后结构耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种钢桥疲劳裂纹处治装置及方法，尤其是一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统及方法，属于钢结构桥梁养护


技术介绍

[0002]近年来，随着我国钢结构桥梁建设推广，钢结构桥梁的比例和规模得到明显提升。但在车辆荷载的反复作用下，外加不可避免的建设期隐蔽缺陷的影响，钢结构桥梁的疲劳裂纹不断出现，成为主要病害形式，严重影响钢结构桥梁的耐久性，甚至威胁钢结构桥梁的运营安全，制约着我国钢结构桥梁的进一步推广应用，疲劳裂纹维修加固成为亟需解决的难题。
[0003]现有技术中，一般采用气刨重焊、钻孔止裂、粘贴CFRP、粘贴钢板、栓接钢板等加固方式对钢桥疲劳裂纹进行处治。其中，气刨重焊工序复杂、成本高、效率低，焊接引起材料性能改变和过高的应力，对疲劳性能提高是不利的，所以一般建议采用冷维护的方式进行疲劳裂纹的处治；钻孔止裂操作简单，但仅作为临时性的止裂措施，不能限制疲劳裂纹的进一步扩展；栓接钢板方法对疲劳裂纹的处治效果较好，但施工工作量大，大量钻孔对结构刚度削减严重，引入新的疲劳裂纹源；粘贴CFRP和粘贴钢板是目前应用最普遍的冷维护加固方法，施工工序简单、止裂效果良好，成为疲劳裂纹维修加固的主要方法。
[0004]但是，粘贴CFRP和粘贴钢板也存在技术局限性。首先，疲劳裂纹产生后，跨越疲劳裂纹粘贴CFRP和钢板，初始粘贴的CFRP和钢板处于松弛无应力状态，无法使张开裂纹进行闭合，只能从目前状态延缓和限制其进一步扩展；其次，随着疲劳裂纹的扩展，粘贴的CFRP和钢板的拉伸应力随着裂纹张开程度的增加逐渐增大，但扩展初期拉伸应力较小，加固作用有限，造成疲劳裂纹又存在一定的扩展演变时段；当疲劳裂纹张开到达一定程度，CFRP和钢板才起到完全的限制约束作用。

技术实现思路

[0005]为了克服相关技术的上述不足，本专利技术提供一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统及方法，能够在初始疲劳裂纹阶段施加预应力使其闭合，并在疲劳裂纹扩展过程中预应力大小根据裂纹扩展状态进行自动调节，始终使裂纹保持闭合状态，能使疲劳裂纹从加固开始阶段就起到限制扩展的目的，可提高疲劳裂纹产生后结构耐久性。
[0006]本专利技术解决其技术问题采用的一种技术方案是：一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，包括：预应力张拉装置，所述预应力张拉装置跨钢桥疲劳裂纹布置，可受力使裂纹闭合；疲劳裂纹张开监测开关，设置在钢桥疲劳裂纹所在位置，用于根据裂纹扩展与张开进行启闭；以及控制装置，用于将所述疲劳裂纹张开监测开关与所述预应力张拉装置的启停相关联，使钢桥疲劳裂纹一直保持闭合状态。
[0007]根据上述技术方案，在钢桥疲劳裂纹处设置预应力张拉装置和疲劳裂纹张开监测开关，通过跨钢桥疲劳裂纹布置的预应力张拉装置，可以对钢桥疲劳裂纹两侧施加聚拢的外力，实现了裂纹修复；通过疲劳裂纹张开监测开关，实现对裂纹状态的监测，初始时钢桥疲劳裂纹闭合，当裂纹张开程度变大时疲劳裂纹张开监测开关对应在打开，当该开关断开后，控制装置触发预应力张拉装置启动使裂纹闭合，裂纹闭合后，预应力张拉装置停止受力，循环往复，使钢桥疲劳裂纹一直保持闭合状态。最终实现了在钢桥疲劳裂纹扩展过程中预应力大小根据裂纹扩展状态的自动调节，使疲劳裂纹从加固开始阶段就起到限制扩展的目的，提高了钢桥疲劳裂纹产生后结构耐久性。
[0008]本专利技术解决其技术问题采用的另一种技术方案是：一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固方法，包括以下操作步骤：步骤一、跨越钢桥疲劳裂纹布置预应力张拉装置，确定基座位置；步骤二、将基座通过固定在预定位置，形状记忆合金丝材穿过基座预留孔，基座外端部套入锚具；步骤三、在基座一侧张拉形状记忆合金丝材，卸力后，锚具回缩，将形状记忆合金丝材锚固在基座上，使钢桥疲劳裂纹闭合；步骤四、将控制装置设置在预应力张拉装置旁，在钢桥疲劳裂纹处布置疲劳裂纹张开监测开关，使其处于闭合接触状态；步骤五、接通疲劳裂纹张开监测开关所在的电磁开关回路以及形状记忆合金丝材所在的加热回路，控制装置根据钢桥疲劳裂纹扩展情况自动控制接通电路进行预应力施加，使钢桥疲劳裂纹处于闭合状态。
[0009]本技术方案的加固方法，利用形状记忆合金丝材对钢桥疲劳裂纹进行张拉闭合，经过疲劳裂纹张开监测开关对裂纹扩展与张开的监测，可在裂纹出现扩展后随即启动预应力张拉装置，做到了使钢桥疲劳裂纹一直保持闭合状态，有效地完成了裂纹的快速修复，使钢桥的结构耐久性得到提高。
附图说明
[0010]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明：图1是本专利技术一个实施例自调节预应力加固系统的结构示意图；图2是图1中A处的结构放大图；图3是本专利技术一个实施例中预应力张拉装置的结构示意图；图4是本专利技术一个实施例中控制装置的结构示意图；图5是本专利技术一个实施例中疲劳裂纹张开监测开关的结构示意图。
[0011]图中附图标记说明：10、自调节预应力加固系统；20、钢桥疲劳裂纹；1、预应力张拉装置，11、基座，12、形状记忆合金丝材，13、第一导线，14、锚具，141、夹片，142、绝缘护套；2、疲劳裂纹张开监测开关，21、触点，22、第二导线；3、控制装置，31、电磁开关组件，311、电池，312、电磁铁，32、加热组件，321、电源，322、保险丝，323、磁性开关，33、箱体。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0013]图1至图5示出了本专利技术一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统10，包括：预应力张拉装置1，所述预应力张拉装置1跨钢桥疲劳裂纹20布置，可受力使钢桥疲劳裂纹20闭合；疲劳裂纹张开监测开关2，设置在钢桥疲劳裂纹20所在位置，用于根据裂纹扩展与张开进行启闭；以及控制装置3，用于将所述疲劳裂纹张开监测开关2与所述预应力张拉装置1的启停相关联，使钢桥疲劳裂纹20一直保持闭合状态。
[0014]基于各自结构形式的预应力张拉装置1，在钢桥疲劳裂纹20处受力收缩，进行裂纹闭合修复。钢桥疲劳裂纹20开始扩展，裂纹张开，裂纹张开监测开关2两端随动产生位移，依此断开疲劳裂纹张开监测开关2，由控制装置3联动预应力张拉装置1开始工作，使钢桥疲劳裂纹20及时有效地被闭合，修复后，疲劳裂纹张开监测开关2随之自动闭合，进而控制装置3操控预应力张拉装置1停止受力，循环往复，钢桥疲劳裂纹20始终被及时抑制保持闭合。
[0015]在本专利技术实施例的一个可选实施方式中，所述预应力张拉装置1包括基座11和形状记忆合金丝材12（简称SMA），所述基座11布置在钢桥疲劳裂纹20走向的两侧，若干根所述形状记忆合金丝材12分别连接在钢桥疲劳裂纹20两侧的基座11之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是，包括：预应力张拉装置，所述预应力张拉装置跨钢桥疲劳裂纹布置，可受力使裂纹闭合；疲劳裂纹张开监测开关，设置在钢桥疲劳裂纹所在位置，用于根据裂纹扩展与张开进行启闭；以及控制装置，用于将所述疲劳裂纹张开监测开关与所述预应力张拉装置的启停相关联，使钢桥疲劳裂纹一直保持闭合状态。2.根据权利要求1所述的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是：所述预应力张拉装置包括基座和形状记忆合金丝材，所述基座布置在钢桥疲劳裂纹走向的两侧，若干根所述形状记忆合金丝材分别连接在钢桥疲劳裂纹两侧的基座之间，所有的形状记忆合金丝材通过第一导线首尾串接后与所述控制装置组成加热回路。3.根据权利要求2所述的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是：所述基座为钢材基座，固定连接在钢桥的钢桥疲劳裂纹所在部位。4.根据权利要求2或3所述的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是：所述预应力张拉装置还包括锚具，所述形状记忆合金丝材通过锚具固定在所述基座上的预留孔内。5.根据权利要求4所述的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是：所述锚具包括内外套设的夹片和绝缘护套，所述绝缘护套的整体呈圆锥台形状，内部开有圆锥形贯通孔，所述夹片呈具有圆柱内孔的圆台体，所述圆台体由至少两个平分横截面的圆台分体对接而成，所述圆柱内孔的内径小于等于所述形状记忆合金丝材的外径。6.根据权利要求2所述的一种钢桥疲劳裂纹自调节预应力加固系统，其特征是：所述疲劳裂纹张开监测开关为行程开关，其两个触点通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤强，杨羿，刘朵，张建东，陆军，陈安京，张勇，倪晓飞，汤圣冶，王韶丰，
申请(专利权)人：苏交科集团检测认证有限公司，
类型：发明
国别省市：