[发明专利]一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁

权利要求书

1.一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，包括预应力调节系统、桥梁监控系统及控制中心，且预应力调节系统、桥梁监控系统均与控制中心相连；

其中，所述预应力调节系统包括压电预应力构件(1)、压电发电装置(2)、储能电路(7)；压电预应力构件(1)设置于混凝土内，用作原预应力混凝土的预应力钢筋；压电预应力构件(1)由压电材料制成，通过逆压电效应控制压电预应力构件(1)上的预应力大小；压电预应力构件(1)的两端设置有放电装置(3)，用于控制压电预应力构件(1)两端的电压；压电发电装置(2)设置于箱梁顶部受压区域，且通过储能电路(7)与放电装置(3)相连；压电发电装置(2)由压电材料制成，通过正压电效应将所受机械能转换为电能储存于储能电路(7)中；

所述桥梁监控系统包括A、B、C三组应力传感器，其中A组应力传感器(4)设置于箱梁顶面，用于检测箱梁顶面的受压应力；B组应力传感器(5)设置于箱梁底面，用于检测箱梁底面的受拉应力；C组应力传感器(6)设置于压电预应力构件(1)上，用于检测压电预应力构件(1)上的预应力大小。

2.根据权利要求1所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，所述桥梁监控系统包括正压电监控系统、抗裂监控系统及预应力监控系统；

其中，正压电监控系统与A组应力传感器(4)相连，用于计算并监控压电发电装置(2)的发电量；抗裂监控系统与B组应力传感器(5)相连，用于监控箱梁底面的受拉应力，从而保证箱梁底面在荷载作用下不会产生裂缝；预应力监控系统与C组应力传感器(6)相连，用于监控压电预应力构件(1)上的预应力大小。

3.根据权利要求2所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，所述储能电路(7)包括蓄电池及变压器，压电发电装置(2)通过变压器与蓄电池相连充电，蓄电池通过变压器与放电装置(3)相连放电，且蓄电池与外电网连接充电。

4.根据权利要求3所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，所述控制中心与正压电监控系统、抗裂监控系统及预应力监控系统相连，用于接收所反馈的箱梁底面拉应力、压电发电装置(2)供电量及压电预应力构件(1)上预应力大小；

控制中心通过放电装置(3)控制压电预应力构件(1)两端的电压来调整压电预应力构件(1)上的预应力大小，从而保证箱梁底面的拉应力始终在允许值内；

当检测出压电发电装置(2)供电量不足以提供压电预应力构件(1)两端所需的电压时，控制中心控制蓄电池从外电网输电，从而保证压电预应力构件(1)上的预应力始终可控。

5.根据权利要求1所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，所述压电发电装置(2)包括沿箱梁宽度方向并列设置的若干压电杆，且压电杆沿箱梁长度方向延伸，其两端与储能电路(7)相连。

6.根据权利要求1所述的一种自循环式压电材料预应力混凝土箱梁，其特征在于，每组所述应力传感器包括五个应力传感器，且分别设置于箱梁中轴线或压电预应力构件(1)的两端、中点及1/4处。