专利名称：一种桥墩体外预应力加固装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种桥墩加固技木，特别涉及一种桥墩体外预应カ加固装置。
背景技术：
过去地震中许多摧毁性的桥梁破坏均由一根或多根钢筋混凝土墩柱的破坏而引起。从1989年的洛马-普里塔地震、1994年的北岭地震以及1995年得日本神户地震灾害中可看出，现有桥墩在强地震中易于损坏，这促使研究者对地震中RC桥墩的损伤与破坏原因进ー步研究。研究证明，过去地震中损坏的桥墩多数是因弯曲延性不足或抗震能力不够而引起的。延性不足的原因有1、桥墩横向配筋不足；2、在塑性铰区域的钢筋搭接长度不够，在RC桥墩外面加钢套管或纤维增强复合材料(FRP)从而施加被动约束是提高其延性的常用方法。虽然被动约束方法已被普遍接受并在世界各地应用，但研究表明对桥墩施加主 动约束的效果会更好。这些研究包括进行主动约束效果方面的材料试验研究；研究混凝土受主动约束后的基本特性；探讨通过对混凝土构件施加主动约束来改善其抗震性能的可行性。其中，有些是研究用预应カ箍筋实现主动约束，其他是试图使用预应カ纤维增强复合材料实现主动约束。研究结果表明墩柱增加主动约束后，可以避免其剪切破坏，同时也会改善其抗弯性能。尽管主动约束技术有许多优点，其实际用用还是有些困难，例如在现场提供约束カ的エ艺。
实用新型内容本实用新型为解决上述技术问题，提供ー种使用形状记忆合金(SMA)对RC桥墩施加主动约束的桥墩体外预应カ加固装置。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。本实用新型的桥墩体外预应カ加固装置，包括SMA丝和电源，所述SMA丝缠绕在桥墩体上，SMA丝的两端连接到电源上。作为本实用新型的进ー步改进，可在本实用新型技术的基础上，在SMA丝上布置应变片，连接到电阻应变仪上，通过实时监控SMA丝的应变，由此数据得到桥墩的变形大小，通过电脑控制电源，当变形超过一定范围吋，电脑控制电源开启，让SMA丝对桥墩实施加固。本实用新型的工作吋，首先给SMA丝以预应变，然后将其缠绕在桥墩体上，当需要驱动时接通电源，加热SMA丝，发生相变产生回复应变，但桥墩边界限制其应变恢复，于是SMA丝产生很大的回复应力，从而达到控制桥墩变形的目的。本实用新型的工作原理为，当低温的SMA在外力下变形后，如果加热超过材料的相变点，就会恢复原来高温奥氏体状态下的形状，而在这样的恢复过程中，若材料处于自由状态，则产生收缩，变形消失；若收缩时材料受到约束，形状恢复被阻止，则在材料内部就会产生较大的回复应力，回复应カ的大小同温度、初始残余变形及相变程度有夫。利用这ー性质可将SMA在常温下拉伸，再制作成螺旋预应カ筋，在常温下将其定型，通稳压直流电产生高温后，它将产生恢复到原来状态的两种趋势一是恢复原来的直线型趋势，ニ是恢复SMA拉伸前长度的趋势。我们可以通过锚固SMA筋使第一种趋势得到抑制，第二种趋势在锚固的前提下通过混凝土柱体的阻挡加以约束，这样材料内部产生的回复应カ就实现了对结构环向预应カ的施加。对于梁桥、T型刚构桥及连续刚构桥等桥型的桥墩，尤其是薄壁桥墩，可以用SMA代替普通的钢筋，只需通电加热使预应カ筋产生应力，省去了通常普通钢筋需要的张拉过程，尤其是对于由于空间上的不便而难以张拉钢筋的结构，既节省了エ期，又保证了工程质
量。本实用新型的有益效果是，弥补了桥墩横向配筋不足，对墩柱増加主动约束后，可以避免其剪切破坏，同时也会改善其抗弯性能。
图I是本实用新型的平面结构示意图。图2是本实用新型的SMA丝在桥墩体上的立体布置图。其中，I、桥墩；2、SMA丝；3、直流电源。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进ー步说明。实施例I :本实施例包括螺旋缠绕在桥墩I上的SMA丝2，以及ー个直流电源3。首先，根据需要加固的桥墩区域选择合适长度的SMA丝，使SMA丝的长度能够完全缠绕需要加固的区域。对SMA丝2以预应变，然后将其缠绕在桥墩I上，按照如图2所示的立体图布置，上部缠绕的第一圈SMA丝平行绕柱体一周，然后下面各级按一定的倾斜角度螺旋缠绕下去，底端最后ー圈同样绕满ー圏。SMA丝缠绕完毕后，在其两端通过导线连接直流电源3，在需要加固桥墩的时候，打开电源开关，对SM丝2进行加热。由于SMA具有的形状记忆效应，温度升高使SMA恢复其原有形状，产生回复应变，但桥墩边界限制其应变恢复，于是SMA丝2产生很大的回复应力，而回复应カ同柱体内压方向相反，因此大大改善桥墩I的受载状况，控制了桥墩I的变形，提高其承受内压及径向膨胀能力，使之不被过早破坏。实施例2:若是想实现对桥墩的实时监测、实时加固，可在实施例I的基础上，在SMA丝2上布置应变片，连接到电阻应变仪上，通过实时监控SMA丝2的应变，由此数据得到桥墩I的变形大小，通过电脑控制直流电源的开闭，当变形超过一定范围吋，电脑控制电源开启，让SMA丝对桥墩实施加固。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种桥墩体外预应力加固装置，其特征是，包括SMA丝和电源，所述SMA丝缠绕在桥墩体上，SMA丝的两端连接到电源上。
2.如权利要求I所述的桥墩体外预应力加固装置，其特征是，在SMA丝上设有应变片，应变片连接到电阻应变仪上。
专利摘要本实用新型公开了一种桥墩体外预应力加固装置，包括SMA丝和电源，所述SMA丝缠绕在桥墩体上，SMA丝的两端连接到电源上。本实用新型的工作时，首先给SMA丝以预应变，然后将其缠绕在桥墩体上，当需要驱动时接通电源，加热SMA丝，发生相变产生回复应变，但桥墩边界限制其应变恢复，于是SMA丝产生很大的回复应力，从而达到控制桥墩变形的目的。本实用新型弥补了桥墩横向配筋不足，对墩柱增加主动约束后，可以避免其剪切破坏，同时也会改善其抗弯性能。
文档编号E01D101/32GK202519576SQ20122014203
公开日2012年11月7日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者冯启军, 孙西运, 杨则英, 许和文 申请人:山东大学