專利名稱：一種橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種橋墩加固技木，特別涉及一種橋墩體外預(yù)應(yīng)カ加固裝置。
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)ー步研究。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)カ箍筋實(shí)現(xiàn)主動(dòng)約束，其他是試圖使用預(yù)應(yīng)カ纖維增強(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)提供約束カ的エ藝。

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，提供ー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)カ加固裝置。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)カ加固裝置，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)ー步改進(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)一定范圍吋，電腦控制電源開啟，讓SMA絲對(duì)橋墩實(shí)施加固。本實(shí)用新型的工作吋，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)カ的大小同溫度、初始?xì)堄嘧冃渭跋嘧兂潭扔蟹?。利用這ー性質(zhì)可將SMA在常溫下拉伸，再制作成螺旋預(yù)應(yīng)カ筋，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)，ニ是恢復(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)カ就實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)向預(yù)應(yīng)カ的施加。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)カ筋產(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)省了エ期，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)墩柱増加主動(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。

圖I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，I、橋墩；2、SMA絲；3、直流電源。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步說(shuō)明。實(shí)施例I :本實(shí)施例包括螺旋纏繞在橋墩I上的SMA絲2，以及ー個(gè)直流電源3。首先，根據(jù)需要加固的橋墩區(qū)域選擇合適長(zhǎng)度的SMA絲，使SMA絲的長(zhǎng)度能夠完全纏繞需要加固的區(qū)域。對(duì)SMA絲2以預(yù)應(yīng)變，然后將其纏繞在橋墩I上，按照如圖2所示的立體圖布置，上部纏繞的第一圈SMA絲平行繞柱體一周，然后下面各級(jí)按一定的傾斜角度螺旋纏繞下去，底端最后ー圈同樣繞滿ー圏。SMA絲纏繞完畢后，在其兩端通過(guò)導(dǎo)線連接直流電源3，在需要加固橋墩的時(shí)候，打開電源開關(guān)，對(duì)SM絲2進(jìn)行加熱。由于SMA具有的形狀記憶效應(yīng)，溫度升高使SMA恢復(fù)其原有形狀，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2產(chǎn)生很大的回復(fù)應(yīng)力，而回復(fù)應(yīng)カ同柱體內(nèi)壓方向相反，因此大大改善橋墩I的受載狀況，控制了橋墩I的變形，提高其承受內(nèi)壓及徑向膨脹能力，使之不被過(guò)早破壞。實(shí)施例2:若是想實(shí)現(xiàn)對(duì)橋墩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)加固，可在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，在SMA絲2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2的應(yīng)變，由此數(shù)據(jù)得到橋墩I的變形大小，通過(guò)電腦控制直流電源的開閉，當(dāng)變形超過(guò)一定范圍吋，電腦控制電源開啟，讓SMA絲對(duì)橋墩實(shí)施加固。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置，其特征是，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。
2.如權(quán)利要求I所述的橋墩體外預(yù)應(yīng)力加固裝置，其特征是，在SMA絲上設(shè)有應(yīng)變片，應(yīng)變片連接到電阻應(yīng)變儀上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種橋墩體外預(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。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。
文檔編號(hào)E01D101/32GK202519576SQ20122014203
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者馮啟軍, 孫西運(yùn), 楊則英, 許和文 申請(qǐng)人:山東大學(xué)