[實(shí)用新型]一種橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220142033.6
• 申請(qǐng)日: 2012-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN202519576U
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊則英;馮啟軍;孫西運(yùn);許和文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): E01D19/02
• 分類號(hào): E01D19/02;E01D101/32
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種橋墩加固技術(shù)，特別涉及一種橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置。

背景技術(shù)

過(guò)去地震中許多摧毀性的橋梁破壞均由一根或多根鋼筋混凝土墩柱的破壞而引起。從1989年的洛馬-普里塔地震、1994年的北嶺地震以及1995年得日本神戶地震災(zāi)害中可看出，現(xiàn)有橋墩在強(qiáng)地震中易于損壞，這促使研究者對(duì)地震中RC橋墩的損傷與破壞原因進(jìn)一步研究。研究證明，過(guò)去地震中損壞的橋墩多數(shù)是因彎曲延性不足或抗震能力不夠而引起的。延性不足的原因有：1、橋墩橫向配筋不足；2、在塑性鉸區(qū)域的鋼筋搭接長(zhǎng)度不夠，在RC橋墩外面加鋼套管或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）從而施加被動(dòng)約束是提高其延性的常用方法。

雖然被動(dòng)約束方法已被普遍接受并在世界各地應(yīng)用，但研究表明：對(duì)橋墩施加主動(dòng)約束的效果會(huì)更好。這些研究包括進(jìn)行主動(dòng)約束效果方面的材料試驗(yàn)研究；研究混凝土受主動(dòng)約束后的基本特性；探討通過(guò)對(duì)混凝土構(gòu)件施加主動(dòng)約束來(lái)改善其抗震性能的可行性。其中，有些是研究用預(yù)應(yīng)力箍筋實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束，其他是試圖使用預(yù)應(yīng)力纖維增強(qiáng)復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束。研究結(jié)果表明：墩柱增加主動(dòng)約束后，可以避免其剪切破壞，同時(shí)也會(huì)改善其抗彎性能。盡管主動(dòng)約束技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，其實(shí)際用用還是有些困難，例如在現(xiàn)場(chǎng)提供約束力的工藝。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種使用形狀記憶合金（SMA）對(duì)RC橋墩施加主動(dòng)約束的橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。

本實(shí)用新型的橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置，包括SMA絲和電源，所述SMA?絲纏繞在橋墩體上，SMA絲的兩端連接到電源上。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，可在本實(shí)用新型技術(shù)的基礎(chǔ)上，在SMA絲上布置應(yīng)變片，連接到電阻應(yīng)變儀上，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控SMA絲的應(yīng)變，由此數(shù)據(jù)得到橋墩的變形大小，通過(guò)電腦控制電源，當(dāng)變形超過(guò)一定范圍時(shí)，電腦控制電源開啟，讓SMA絲對(duì)橋墩實(shí)施加固。

本實(shí)用新型的工作時(shí)，首先給SMA絲以預(yù)應(yīng)變，然后將其纏繞在橋墩體上，當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)時(shí)接通電源，加熱SMA絲，發(fā)生相變產(chǎn)生回復(fù)應(yīng)變，但橋墩邊界限制其應(yīng)變恢復(fù)，于是SMA絲產(chǎn)生很大的回復(fù)應(yīng)力，從而達(dá)到控制橋墩變形的目的。

本實(shí)用新型的工作原理為，當(dāng)?shù)蜏氐腟MA在外力下變形后，如果加熱超過(guò)材料的相變點(diǎn)，就會(huì)恢復(fù)原來(lái)高溫奧氏體狀態(tài)下的形狀，而在這樣的恢復(fù)過(guò)程中，若材料處于自由狀態(tài)，則產(chǎn)生收縮，變形消失；若收縮時(shí)材料受到約束，形狀恢復(fù)被阻止，則在材料內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生較大的回復(fù)應(yīng)力，回復(fù)應(yīng)力的大小同溫度、初始?xì)堄嘧冃渭跋嘧兂潭扔嘘P(guān)。利用這一性質(zhì)可將SMA在常溫下拉伸，再制作成螺旋預(yù)應(yīng)力筋，在常溫下將其定型，通穩(wěn)壓直流電產(chǎn)生高溫后，它將產(chǎn)生恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的兩種趨勢(shì)：一是恢復(fù)原來(lái)的直線型趨勢(shì)，二是恢復(fù)SMA拉伸前長(zhǎng)度的趨勢(shì)。我們可以通過(guò)錨固SMA筋使第一種趨勢(shì)得到抑制，第二種趨勢(shì)在錨固的前提下通過(guò)混凝土柱體的阻擋加以約束，這樣材料內(nèi)部產(chǎn)生的回復(fù)應(yīng)力就實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)向預(yù)應(yīng)力的施加。

對(duì)于梁橋、T型剛構(gòu)橋及連續(xù)剛構(gòu)橋等橋型的橋墩，尤其是薄壁橋墩，可以用SMA代替普通的鋼筋，只需通電加熱使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生應(yīng)力，省去了通常普通鋼筋需要的張拉過(guò)程，尤其是對(duì)于由于空間上的不便而難以張拉鋼筋的結(jié)構(gòu)，既節(jié)省了工期，又保證了工程質(zhì)量。

本實(shí)用新型的有益效果是，彌補(bǔ)了橋墩橫向配筋不足，對(duì)墩柱增加主動(dòng)約束后，可以避免其剪切破壞，同時(shí)也會(huì)改善其抗彎性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的SMA絲在橋墩體上的立體布置圖。

其中，1、橋墩；2、SMA絲；3、直流電源。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：