[發明專利]一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁

有效

• 申請號: 201611173854.5
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106638275B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 王新定;郭瑞琦
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D19/00
• 分類號: E01D19/00;E01D2/04;G05D15/01;E01D101/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，包括預應力調節系統、橋梁監控系統及控制中心，且預應力調節系統、橋梁監控系統均與控制中心相連；

其中，所述預應力調節系統包括壓電預應力構件(1)、壓電發電裝置(2)、儲能電路(7)；壓電預應力構件(1)設置于混凝土內，用作原預應力混凝土的預應力鋼筋；壓電預應力構件(1)由壓電材料制成，通過逆壓電效應控制壓電預應力構件(1)上的預應力大小；壓電預應力構件(1)的兩端設置有放電裝置(3)，用于控制壓電預應力構件(1)兩端的電壓；壓電發電裝置(2)設置于箱梁頂部受壓區域，且通過儲能電路(7)與放電裝置(3)相連；壓電發電裝置(2)由壓電材料制成，通過正壓電效應將所受機械能轉換為電能儲存于儲能電路(7)中；

所述橋梁監控系統包括A、B、C三組應力傳感器，其中A組應力傳感器(4)設置于箱梁頂面，用于檢測箱梁頂面的受壓應力；B組應力傳感器(5)設置于箱梁底面，用于檢測箱梁底面的受拉應力；C組應力傳感器(6)設置于壓電預應力構件(1)上，用于檢測壓電預應力構件(1)上的預應力大小。

2.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，所述橋梁監控系統包括正壓電監控系統、抗裂監控系統及預應力監控系統；

其中，正壓電監控系統與A組應力傳感器(4)相連，用于計算并監控壓電發電裝置(2)的發電量；抗裂監控系統與B組應力傳感器(5)相連，用于監控箱梁底面的受拉應力，從而保證箱梁底面在荷載作用下不會產生裂縫；預應力監控系統與C組應力傳感器(6)相連，用于監控壓電預應力構件(1)上的預應力大小。

3.根據權利要求2所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，所述儲能電路(7)包括蓄電池及變壓器，壓電發電裝置(2)通過變壓器與蓄電池相連充電，蓄電池通過變壓器與放電裝置(3)相連放電，且蓄電池與外電網連接充電。

4.根據權利要求3所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，所述控制中心與正壓電監控系統、抗裂監控系統及預應力監控系統相連，用于接收所反饋的箱梁底面拉應力、壓電發電裝置(2)供電量及壓電預應力構件(1)上預應力大小；

控制中心通過放電裝置(3)控制壓電預應力構件(1)兩端的電壓來調整壓電預應力構件(1)上的預應力大小，從而保證箱梁底面的拉應力始終在允許值內；

當檢測出壓電發電裝置(2)供電量不足以提供壓電預應力構件(1)兩端所需的電壓時，控制中心控制蓄電池從外電網輸電，從而保證壓電預應力構件(1)上的預應力始終可控。

5.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，所述壓電發電裝置(2)包括沿箱梁寬度方向并列設置的若干壓電桿，且壓電桿沿箱梁長度方向延伸，其兩端與儲能電路(7)相連。

6.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁，其特征在于，每組所述應力傳感器包括五個應力傳感器，且分別設置于箱梁中軸線或壓電預應力構件(1)的兩端、中點及1/4處。