一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝制造技术

本发明专利技术公开了一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，包括极化后的

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝


[0001]本专利技术属于智慧交通领域，具体涉及一种基于压电效应的多功能复合橡胶建筑伸缩缝
。

技术介绍

[0002]随着机动车数量的不断增加和交通事故的频繁发生，道路交通安全问题已成为人们关注的焦点
。
桥梁伸缩缝是指为满足桥面变形的要求，在两梁端之间
、
梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上所设置的伸缩缝
。
桥梁伸缩缝的作用是调节由车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的上部结构之间的位移和联结
。
但是，目前传统伸缩缝只能被动感知结构之间的位移变化，而无法实现主动监测预警功能
。
随着传统伸缩缝存在功能单一且无法主动感知预警的问题，设计一种符合时代需求的多功能复合橡胶伸缩缝是十分必要的
。
[0003]压电效应
、
极化效应技术和预警技术的发展为本专利技术提供了技术支持
。
由于压电效应，当压电材料在外力作用下机械变形时会产生电压信号
。
压电原理已在世界各地的实用传感器的开发中得到应用
。
压电材料必须经过极化之后才具有压电性能
。
所谓极化，就是在压电材料上加一强直流电场，使材料中的电畴沿电场方向取向排列，又称人工极化处理，或单畴化处理
。
预警是指在灾害或灾难以及其他需要提防的危险发生之前，根据以往的总结的规律或观测得到的可能性前兆，向相关部门发出紧急信号，报告危险情况，以避免危害在不知情或准备不足的情况下发生，从而最大程度的减轻危害所造成的损失的行为
。
目前预警技术通过一系列传感器实现监测感知功能
。
[0004]在本专利技术中，考虑传统伸缩缝存在的功能单一且无法主动感知预警的问题，我们提出了一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，可用于监测预警工程结构长时间序列的位移变化以及突发紧急事件
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于压电效应的多功能复合橡胶建筑伸缩缝，以解决传统伸缩缝只能被动感知结构之间的位移变化，而无法实现多角度结构自感知主动式监测预警功能的问题
。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，包括极化后的
PZT
复合橡胶
、
止水块和加强钢板；
[0007]所述极化后的
PZT
复合橡胶具有凹槽，所述凹槽内的两侧安装止水块，所述止水块由极化后的
PZT
复合橡胶制成；两个水块之间安装若干个加强钢板；
[0008]所述极化后的
PZT
复合橡胶基于压电效应同时针对车辆经过引起的突变电信号以及长时间序列位移变化引起的连续且呈规律的电信号，进行感知预警
。
[0009]进一步地，所述极化后的
PZT
复合橡胶由极化针通过高压直流电源经过导线传递电流至未极化的
PZT
复合橡胶，初始状态下未极化的
PZT
复合橡胶的宏观极化强度为零，在未极化的
PZT
复合橡胶上施加高压直流电源，迫使所有未极化的
PZT
复合橡胶粒子内部的电
偶极子发生偏转，自发极化作定向排列，得到极化后的
PZT
复合橡胶
。
[0010]进一步地，所述止水块在降雨时起到密封防水的作用，同时通过雨水滴在止水块表面引起的电信号变化，基于压电效应反向感知雨量大小，针对降雨环境变化起到实时预警作用
。
[0011]进一步地，所述加强钢板的目的是增强极化后的
PZT
复合橡胶的硬度和耐久性，让汽车等得以平稳经过
。
[0012]进一步地，所述止水块下端和极化后的
PZT
复合橡胶之间开设有伸缩用槽，用于承担
PZT
复合橡胶的伸缩变形
。
[0013]进一步地，所述极化后的
PZT
复合橡胶上端面两侧开设有腰型盖帽槽和螺栓槽，用于通过螺栓固定极化后的
PZT
复合橡胶主体部件于工程结构中
。
[0014]进一步地，当车辆经过极化后的
PZT
复合橡胶时，由于压电效应，极化后的
PZT
复合橡胶会产生突变电信号，在没有车辆经过时的电信号为零
。
[0015]进一步地，当伸缩缝安装在工程结构中进行长时间序列检测时，极化后的
PZT
复合橡胶由于压电效应会产生连续且呈规律的电信号，并且电信号的值随着时间变化产生相应微变，以此感知工程结构的位移变化
。
[0016]本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术提出的一种基于压电效应的多功能复合橡胶建筑伸缩缝，可用于需要连接工程结构梁段的伸缩缝中
。
本专利技术极化后的复合橡胶拥有导电性能，以采集行驶车辆的动势能，进行稳定连续监测
,
当车辆经过极化后的
PZT
复合橡胶时，极化后的
PZT
复合橡胶会产生突变电信号；当伸缩缝安装在工程结构中进行长时间序列检测时，极化后的
PZT
复合橡胶由于压电效应会产生连续且呈规律的电信号，并且电信号的值随着时间变化产生相应微变，以此感知工程结构的位移变化
。
附图说明
[0017]图1是多功能复合橡胶伸缩缝的极化示意图；
[0018]图2是多功能复合橡胶伸缩缝的工作场景示意图；
[0019]图3是多功能复合橡胶伸缩缝的预警原理示意图；
[0020]图中：
101.
导线；
102.
极化针；
103.
高压直流电源；
104.
衬底；
2.
复合橡胶伸缩缝；
301.PZT
橡胶；
302.
止水块；
303.
加强钢板；
304.
伸缩用槽；
305.
腰型盖帽槽；
306.
螺栓槽
。
具体实施方式
[0021]以下结合附图对本专利技术具体实施方式作进一步详细说明
。
[0022]如图1‑2所示，本专利技术提供了一种基于压电效应的多功能复合橡胶建筑伸缩缝，包括极化后的
PZT
复合橡胶
、
止水块
、
加强钢板
、
伸缩用槽
、
腰型盖帽槽
、
螺栓槽；所述极化后的
PZT
复合橡胶铜通过施加高压直流电源，迫使所有未极化的
PZT
复合橡胶粒子内部的电偶极子发生偏转，自发极化作定向排列；止水块由极化后的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，包括极化后的
PZT
复合橡胶
(301)、
止水块
(302)
和加强钢板
(303)
；所述极化后的
PZT
复合橡胶
(301)
具有凹槽，所述凹槽内的两侧安装止水块
(302)
，所述止水块
(302)
由极化后的
PZT
复合橡胶
(301)
制成；两个水块
(302)
之间安装若干个加强钢板
(303)
；所述极化后的
PZT
复合橡胶
(301)
基于压电效应同时针对车辆经过引起的突变电信号以及长时间序列位移变化引起的连续且呈规律的电信号，进行感知预警
。2.
根据权利要求1所述的一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，其特征在于，所述极化后的
PZT
复合橡胶
(301)
由极化针
(102)
通过高压直流电源
(103)
经过导线
(101)
传递电流至未极化的
PZT
复合橡胶
(2)
，初始状态下未极化的
PZT
复合橡胶
(2)
的宏观极化强度为零，在未极化的
PZT
复合橡胶
(2)
上施加高压直流电源
(103)
，迫使所有未极化的
PZT
复合橡胶
(2)
粒子内部的电偶极子发生偏转，自发极化作定向排列，得到极化后的
PZT
复合橡胶
(301)。3.
根据权利要求1所述的一种基于压电效应的多功能复合橡胶伸缩缝，其特征在于，所述止水块
(302)
在降雨时起到密封防水的作用，同时通过雨...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦鹏程，洪鹭琴，李文焘，
申请(专利权)人：东海实验室，
类型：发明
国别省市：