一种主动防止混凝土梁落梁系统及其使用方法与流程

本发明属于交通运输工程和桥梁技术处理领域，具体涉及一种主动防止混凝土梁落梁系统及其使用方法。

背景技术：

在地震、爆炸和冲击荷载作用下，桥梁结构常发生较大的振动，严重时可导致上部混凝土梁体发生超过限值的横向位移，挡块破坏，梁体掉落。作为交通线上的枢纽工程，一旦发生混凝土梁体落梁现象，会使交通网络陷入瘫痪，给灾后的救援工作带来巨大困难，严重影响人民群众的生命安全。

在现有的桥梁工程技术领域中，越来越多的研究者在关注防止桥梁落梁的现象，比如公开号为cn109594466a的专利文件，公开了一种耗能的防落梁构造，该发明中的梁设置成多层结构，能够对箱梁的纵向位移进行限制，同时每一层箱梁中有三层横向耗能装置，能够对箱梁的横向位移进行限制，但该方法是从桥梁的本体结构入手，结构复杂，经济成本高，耗费较大代价；再比如公开号为cn208440969u的专利文件中，公开了一种t形截面梁桥抗震、防落梁结构，该结构包括盖梁及盖梁上方水平放置的钢板，水平钢板通过埋置于盖梁中的锚栓锚固在盖梁上，平钢板上垂直设置有两块竖向钢板，两块竖向钢板之间设置有两排螺纹钢筋，能够限制t梁的纵向和横向位移，避免地震中t梁发生落梁的危害，该方法虽然结构简单，但是桥梁结构一旦完成，无法改变，不够灵活，且随着桥梁使用年限的增加，不断耗损，使用者也无法对桥梁做到有效监控，与新时代人工智能化的发展方向相差甚远。因而，如何合理地利用智能系统控制，积极有效地对桥梁进行监控，最大程度做好桥梁落梁的防御工作，就变得十分重要。

技术实现要素：

本发明正是针对现有问题，提供了一种主动防止混凝土梁落梁系统及其使用方法，包括混凝土梁主梁，混凝土梁主梁下方的盖梁两侧分别设有挡块a和挡块b，两块挡块分别内嵌电磁铁a和电磁铁b，混凝土梁主梁上与挡块a和挡块b的贴合处分别内嵌设有电磁铁c和电磁铁d，所述电磁铁a和电磁铁b上分别设有位移监测装置a和位移监测装置b，还包括单片机电路系统，所述电磁铁a、电磁铁b、电磁铁c、电磁铁d、位移监测装置a和位移监测装置b分别与单片机电路系统相连接，单片机电路系统分别与电磁铁a、电磁铁c、电磁铁b和电磁铁d形成电路，所述电路中的电流根据位移监测装置的监测结果而改变方向，通过电流方向，控制两两电磁铁之间的相吸或相斥，从而实现混凝土梁主梁与挡块a和挡块b的靠近贴合和分离，防止桥梁落梁，保证桥梁正常有序的使用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种主动防止混凝土梁落梁系统，包括混凝土梁主梁，所述混凝土梁主梁下方的盖梁两侧分别设有挡块a和挡块b，两块挡块分别内嵌电磁铁a和电磁铁b，混凝土梁主梁上与挡块a和挡块b的贴合处分别内嵌设有电磁铁c和电磁铁d，所述电磁铁a和电磁铁b上分别设有位移监测装置a和位移监测装置b；

还包括单片机电路系统，所述电磁铁a、电磁铁b、电磁铁c、电磁铁d、位移监测装置a和位移监测装置b分别与单片机电路系统相连接，单片机电路系统分别与电磁铁a、电磁铁c、电磁铁b和电磁铁d形成电路，所述电路中的电流根据位移监测装置的监测结果而改变方向，通过电流方向，控制两两电磁铁之间的相吸或相斥；通过电流大小，控制电磁铁磁性的强弱。

作为本发明的一种改进，所述单片机电路系统与电磁铁a和电磁铁c分别形成电路a和电路c，电路a控制电磁铁a，电路c控制电磁铁c，当电路a和电路c中通入电流时，电磁铁a根据电路a中的电流方向在靠近电磁铁c端产生s极或n极磁场，电磁铁c在靠近电磁铁a端产生n极磁场。

作为本发明的另一种改进，所述单片机电路系统与电磁铁b和电磁铁d分别形成电路b和电路d，电路b控制电磁铁b，电路d控制电磁铁d，当电路b和电路d中通入电流时，电磁铁b根据电路b中的电流方向在靠近电磁铁d端产生s极或n极磁场，电磁铁d在靠近电磁铁b端产生n极磁场。

作为本发明的又一种改进，当混凝土梁主梁分别与挡块a和挡块b保持正常距离时，电路a、电路b、电路c及电路d中无电流，电磁铁a、电磁铁b、电磁铁c和电磁铁d中无磁性。

为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案是：一种主动防止混凝土梁落梁系统的使用方法，包括如下步骤：

s1，确定电磁铁a和电磁铁c之间的最小距离l1和临界最大距离l2，l2>l1,确定电磁铁b和电磁铁d之间的最小距离t1和临界最大距离t2，t2>t1,所述临界最大距离l2和t2分别为混凝土梁正常情况下，电磁铁a和电磁铁c之间、电磁铁b和电磁铁d之间的最大距离；

s2，对单片机电路系统进行预设置，输入最小距离l1、t1和临界最大距离l2、t2；

s3，通过位移监测装置a来监测电磁铁a和电磁铁c之间的距离，将其分别与l1、l2做比较；通过位移监测装置b来监测电磁铁b和电磁铁d之间的距离，将其分别与t1、t2做比较；

s4，当电磁铁a和电磁铁c之间的距离大于l1且小于l2时，单片机电路系统控制的电路a和电路c不工作，同时判断电磁铁b和电磁铁d的距离；否则转入步骤s7；

s5，判断电磁铁b和电磁铁d的距离，当电磁铁b和电磁铁d之间的距离大于t1且小于t2时，单片机电路系统控制的电路b和电路d不工作,混凝土梁正常；否则判断电磁铁b和电磁铁d之间距离与t1、t2的关系；

s6，当电磁铁b和电磁铁d之间的距离大于t2时，单片机电路系统控制电路b和电路d产生电流，电磁铁b根据电流方向在靠近电磁铁d端产生s极磁场，电磁铁d在靠近电磁铁b端产生n极磁场，电磁铁b与电磁铁d相吸；当电磁铁b和电磁铁d之间的距离小于t1时，单片机电路系统控制电路b和电路d产生电流，电磁铁b根据电流方向在靠近电磁铁d端产生n极磁场，电磁铁d在靠近电磁铁b端产生n极磁场，电磁铁b与电磁铁d相斥；

s7，当电磁铁a和电磁铁c之间的距离大于l2时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a根据电流方向在靠近电磁铁c端产生s极磁场，电磁铁c在靠近电磁铁a端产生n极磁场，电磁铁a与电磁铁c相吸；当电磁铁a和电磁铁c之间的距离小于l1时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a根据电流方向在靠近电磁铁c端产生n极磁场，电磁铁c在靠近电磁铁a端产生n极磁场，电磁铁a与电磁铁c相斥；随后转入步骤s5。

为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案是：一种主动防止混凝土梁落梁系统的应用，当位移监测装置a的监测结果大于单片机电路系统预设值时，混凝土梁和挡块a之间有滑落趋势，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a根据电流方向在靠近电磁铁c端产生s极磁场，电磁铁c在靠近电磁铁a端产生n极磁场，电磁铁a与电磁铁c相吸，带动混凝土梁主梁和挡块a之间靠近贴合。

为了实现上述目的，本发明还采用的技术方案是：一种主动防止混凝土梁落梁系统的应用，当位移监测装置b的监测结果大于单片机电路系统预设值时，混凝土梁和挡块b之间有滑落趋势，单片机电路系统控制电路b和电路d产生电流，电磁铁b根据电流方向在靠近电磁铁d端产生s极磁场，电磁铁d在靠近电磁铁b端产生n极磁场，电磁铁b与电磁铁d相吸，带动混凝土梁主梁和挡块b之间靠近贴合。

与现有技术相比，本发明公开了一种主动防止混凝土梁落梁系统，通过调节电磁铁磁场方向来控制梁体的横向位移从而防止落梁，科学合理，经济有效，单片机电路系统的数据操作模式也更符合人工智能化的当代需求，更加安全可靠，智能调控；同时，本发明提供的防止混凝土梁落梁系统，结构形式简单，使用无负担，经济成本低，是对现有桥梁结构的一大突破，人工智能控制防止发生落梁。

除此之外，本发明还公开了一种主动防止混凝土梁落梁系统的应用，当混凝土梁主梁与横向挡块接近且过于靠近，距离超过最小限值时，通过单片机电路系统激发电磁铁工作，混凝土梁体与挡块间发生排斥，保持适当距离；当混凝土梁主梁与横向挡块远离时，且距离超过临界限值时，即意味着即将发生落梁的风险，通过单片机电路系统激发电磁铁工作，使得电磁铁相吸，混凝土梁体和挡块间相互吸引，通过电流大小，控制电磁铁磁性的强弱，防止发生落梁，最小限值和临界限值可根据桥梁使用磨损情况随时修改，使得智能控制更加准确，更加符合实际桥梁使用需求。

附图说明

图1是本发明一种主动防止混凝土梁落梁系统结构拆分图；

图2是本发明的单片机系统电路工作的示意图；

图中：1.主梁、2-1.挡块a、2-2.挡块b、3.盖梁、4-1.位移监测装置a、4-2.位移监测装置b、5-1.电磁铁a、5-2.电磁铁b、6-1.电磁铁c、6-2.电磁铁d。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

实施例1

一种主动防止混凝土梁落梁系统，如图1所示，包括混凝土梁主梁1，混凝土梁主梁1下方的盖梁3两侧分别设有挡块a2-1和挡块b2-2，两块挡块分别内嵌电磁铁a5-1和电磁铁b5-2，混凝土梁主梁1上与挡块a2-1和挡块b2-2的贴合处分别内嵌设有电磁铁c6-1和电磁铁d6-2，所述电磁铁a和电磁铁b上分别设有位移监测装置a4-1和位移监测装置b4-2；

还包括单片机电路系统，所述电磁铁a5-1、电磁铁b5-2、电磁铁c6-1、电磁铁d6-2、位移监测装置a4-1和位移监测装置b4-2分别与单片机电路系统相连接，单片机电路系统分别与电磁铁a5-1、电磁铁c6-1、电磁铁b5-2和电磁铁d6-2形成电路，如图2所示，电源控制位移监测装置的工作，位移监测装置的工作结果输入单片机电路系统后，由单片机电路系统驱使与电磁铁形成电路，电磁铁a5-1和电磁铁c6-1分别形成电路a和电路c，电路a控制电磁铁a5-1，电路c控制电磁铁c6-1，电磁铁b5-2和电磁铁d6-2分别形成电路b和电路d，电路b控制电磁铁b5-2，电路d控制电磁铁d6-2，所述电路中的电流根据位移监测装置的监测结果而改变方向，通过电流方向，控制两两电磁铁之间的相吸或相斥，通过电流大小，控制电磁铁磁性的强弱。

单片机电路系统可以将位移监测装置a4-1和位移监测装置b4-2测得的电磁铁a5-1和电磁铁c6-1、电磁铁b5-2和电磁铁d6-2的距离与预设值进行比较，当距离在预设值范围内时，单片机电路系统不工作，电路a、电路b、电路c及电路d中无电流时，电磁铁a5-1、电磁铁b5-2、电磁铁c6-1和电磁铁d6-2中无磁性，混凝土梁主梁1分别与挡块a2-1和挡块b2-2保持正常距离，正常贴合；

当距离大于预设值时，单片机电路系统工作，使电磁铁极性相反，相互吸引；当距离小于预设值时，单片机电路系统工作，使电磁铁极性相同，相互排斥。具体为：当位移监测装置a4-1测得的主梁1的电磁铁c6-1和挡块a2-1的电磁铁a5-1之间的中心距离大于或等于预设值l2时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，且电流会随着距离的增大而增大，电流方向使电磁铁a5-1在靠近电磁铁c6-1端产生s极磁场，且磁性随着电流的增大而增大；当位移监测装置a4-1测得的主梁1的电磁铁c6-1和挡块a4-1的电磁铁a5-1之间的中心距离小于或等于预设值l1时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，且电流会随着距离的减小而增大，电流方向为使电磁铁a5-1在靠近电磁铁c6-1端产生n极磁场，磁性随着电流的增大而增大。

当位移监测装置a4-1测得的主梁1的电磁铁c6-1和挡块a4-1的电磁铁a5-1之间的中心距离大于或等于预设值l2时，单片机电路系统中的电路a和电路c产生电流，且电流会随着距离的增大而增大，电流方向为使电磁铁c6-1在靠近电磁铁a5-1端产生n极磁场，且磁性随着电流的增大而增大；当位移监测装置a7-1测得的主梁1的电磁铁c6-1和挡块a4-1的电磁铁a5-1之间中心的距离小于或等于预设值l1时，单片机电路系统中电路a和电路c产生电流，且电流会随着距离的减小而增大，电流方向为使电磁铁c6-1在靠近电磁铁a5-1端中产生n极磁场，磁性随着电流的增大而增大。

当位移监测装置b4-2测得的主梁1的电磁铁d6-2和挡块b4-2的电磁铁b5-2之间的中心距离大于或等于预设值l2时，单片机电路系统中电路b和电路d产生电流，且电流会随着距离的增大而增大，电流方向使电磁铁b5-2在靠近电磁铁d6-2端产生s极磁场；当位移监测装置b4-2测得的主梁1的电磁铁d6-2和挡块b4-2的电磁铁b5-2之间的中心距离小于或等于预设值l1时，单片机电路系统中电路b和电路d产生电流，且电流会随着距离的减小而增大，电流方向为使电磁铁b5-2在靠近电磁铁d6-2端产生n极磁场。

当位移监测装置b4-2测得的主梁1的电磁铁d6-2和挡块b4-2的电磁铁b5-2之间的中心距离大于或等于预设值l2时，单片机电路系统中电路b和电路d产生电流，且电流会随着距离的增大而增大，电流方向为使电磁铁d6-2在靠近电磁铁b5-2端产生n极磁场；当位移监测装置b4-2测得的主梁1的电磁铁d6-2和挡块b4-2的电磁铁b5-2之间中心的距离小于或等于预设值l1时，单片机电路系统中电路b和电路d产生电流，且电流会随着距离的减小而增大，电流方向为使电磁铁d6-2在靠近电磁铁b5-2端产生n极磁场。

实施例2

一种主动防止混凝土梁落梁系统的使用方法，在混凝土梁主梁1上与挡块a2-1和挡块b2-2的贴合处分别内嵌设有电磁铁c6-1和电磁铁d6-2，横向挡块a2-1、挡块b2-2内预留槽孔分别放置电磁铁a5-1、电磁铁b5-2；在电磁铁a5-1、电磁铁b5-2上安装位移监测装置a7-1、位移监测装置b7-2；接通单片机电路系统电路a、电路b、电路c和电路d，设置好距离值l1、l2；启动位移监测装置a7-1和位移监测装置b7-2，具体包括如下步骤：

s1，确定电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间的最小距离l1和临界最大距离l2，l2>l1,确定电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的最小距离t1和临界最大距离t2，t2>t1,所述临界最大距离l2和t2分别为混凝土梁正常情况下，电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间、电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的最大距离；

s2，对单片机电路系统进行预设置，输入最小距离l1、t1和临界最大距离l2、t2；

s3，通过位移监测装置a4-1来监测电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间的距离，将其分别与l1、l2做比较；通过位移监测装置b4-2来监测电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距离，将其分别与t1、t2做比较；

s4，当电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间的距离大于l1且小于l2时，即混凝土梁主梁1与挡块a2-1的距离正常，无落梁或分离的危险，所以单片机电路系统控制的电路a和电路c不工作，主梁1与挡块a2-1内的电磁铁均不发生磁性，此时还需要判断电磁铁b和电磁铁d的距离；否则需要转入步骤s7，进一步通过判断电磁铁a5-1和电磁铁c6-1间的距离，来判断混凝土梁主梁1与挡块a2-1的距离关系，是否有落梁可能性；

s5，判断电磁铁b5-2和电磁铁d6-2的距离，当电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距离大于t1且小于t2时，即混凝土梁主梁1与挡块b2-2的距离正常，无落梁或分离的危险，单片机电路系统控制的电路b和电路d不工作,结合步骤s4对电磁铁a5-1和电磁铁c6-1间距离的判断后，可得出混凝土梁整体正常；

当电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距离并非大于t1且小于t2，此时需要进一步分析是大于t2，还是小于t1，从而判断电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距关系；

s6，当电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距离大于t2时，即两个电磁铁之间的距离已经到达临界值了，两个电磁铁正在分离，桥梁正在发生落梁，单片机电路系统控制电路b和电路d产生电流，电磁铁b5-2根据电流方向在靠近电磁铁d6-2端产生s极磁场，电磁铁d6-2在靠近电磁铁b5-2端产生n极磁场，电磁铁b5-2与电磁铁d6-2相吸，从而使得挡块b2-2与混凝土梁主梁1相互靠近，防止落梁，且磁性随着电流的增大而增大，进一步保证了电磁铁b和电磁铁d的相吸性；当电磁铁b5-2和电磁铁d6-2之间的距离小于t1时，即两个电磁铁之间的距离过于靠近，可以相互分离开一些，所以单片机电路系统控制电路b和电路d产生电流，电磁铁b5-2根据电流方向在靠近电磁铁d6-2端产生n极磁场，电磁铁d在靠近电磁铁b5-2端产生n极磁场，电磁铁b5-2与电磁铁d6-2相斥，从而使得挡块b2-2与混凝土梁主梁1相互分离一些些，磁性随着电流的增大而增大，随着电流的减小而减小，可通过人工控制电流，来决定电磁铁b和电磁铁d的磁性，从而确定分离距离；

s7，因为桥梁两边是对称的，所以挡块a2-1与主梁1的距离关系和工作原理，与步骤s6中挡块b2-2与主梁1的关系是一样的。当电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间的距离大于l2时，即两个电磁铁之间的距离已经到达临界值了，两个电磁铁正在分离，桥梁正在发生落梁，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a5-1根据电流方向在靠近电磁铁c6-1端产生s极磁场，电磁铁c6-1在靠近电磁铁a5-1端产生n极磁场，电磁铁a与电磁铁c相吸，从而使得挡块a2-1与混凝土梁主梁1相互靠近，防止落梁，且磁性随着电流的增大而增大，进一步保证了主梁的安全性，防止落梁；当电磁铁a5-1和电磁铁c6-1之间的距离小于l1时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a5-1根据电流方向在靠近电磁铁c6-1端产生n极磁场，电磁铁c在靠近电磁铁a5-1端产生n极磁场，电磁铁a5-1与电磁铁c6-1相斥，从而使得挡块a2-1与混凝土梁主梁1相互分离一些些,磁性随着电流的增大而增大，随着电流的减小而减小，可通过人工控制电流，来决定分离距离；随后再转入步骤s5，进行电磁铁b5-2和电磁铁d6-2的判断，直至距离在t1和t2之间，桥梁正常。通过调节电磁铁磁场方向来控制梁体的横向位移从而防止落梁，科学合理，经济有效，单片机电路系统的数据操作模式也更符合人工智能化的当代需求，更加安全可靠。

实施例3

如图1所示，当混凝土梁主梁的一侧发生落梁时，假设为挡块a2-1处落梁，挡块a2-1与混凝土梁主梁1的距离必然会超过单片机电路系统的预设值l2，当位移监测装置a4-1的监测结果大于单片机电路系统预设值时，单片机电路系统控制电路a和电路c产生电流，电磁铁a5-1根据电流方向在靠近电磁铁c6-1端产生s极磁场，电磁铁c6-1在靠近电磁铁a5-1端产生n极磁场，电磁铁a5-1与电磁铁c6-1相吸，带动混凝土梁主梁1和挡块a2-1之间靠近贴合，从而达到防止落梁的目的。

若挡块b2-2处发生落梁情况，工作原理与操作模式相同，若挡块b2-2处落梁，挡块b2-2与混凝土梁主梁1的距离必然会超过单片机电路系统的预设值t2，当位移监测装置b4-2的监测结果大于单片机电路系统预设值时，单片机电路系统控制电路b5-2和电路d6-2产生电流，电磁铁b5-2根据电流方向在靠近电磁铁d6-2端产生s极磁场，电磁铁d6-2在靠近电磁铁b5-2端产生n极磁场，电磁铁b5-2与电磁铁d6-2相吸，带动混凝土梁主梁1和挡块b2-2之间靠近贴合，从而达到防止落梁的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。