一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构

1.本实用新型涉及建筑结构、桥梁结构施工领域，具体涉及一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构。


背景技术：

2.目前世界上已建成超过200座以上波形钢腹板组合桥梁，利用异步挂篮形式配套的波形钢腹板自承重悬臂施工工法可以不受各类特殊环境的限制，降低了设备的租赁费用，提高了波形钢腹板的安装功效，例如中国实用新型专利申请号为“201920814900.8”，专利名称为“带橡胶环的有限缓冲抗剪连接件”，公开了在钢板孔中设置了橡胶圈，从而提高了抗剪能力，然而该现有技术存在以下问题：
3.1、尽管增加了橡胶环延迟了桥梁裂缝的出现和展开，但是仅仅设置橡胶环只能被动的缓冲，不容易检测到在外荷载作用下开孔钢板端部之间的压力情况，不能够主动进行检查；
4.2、在施工的时候不容易检测出桥梁各种情况，从而难以制定应对的措施，增加了工作量。


技术实现要素：

5.为了克服已有技术的不足，本实用新型提供一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构，不仅能通过自身的柔性材料去有效的缓解剪应力集中的现象，还能通过电压薄膜让环状橡胶芯主动进行智能检测，从而可以具体了解到桥梁所受到外荷载的数据情况。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构，包括设置在波形钢腹板开孔钢板上的环状橡胶芯，所述环状橡胶芯中部设有用于穿接钢筋的通孔，所述环状橡胶芯包括环状基体和压电薄膜，所述压电薄膜设置在所述环状基体的外环面与开孔钢板中开孔的内表面之间，所述开孔钢板上还设有信号盒，所述压电薄膜通过传输线与信号盒连接，所述信号盒与信号接收处理器连接，所述信号接收处理器包括用于接收压电薄膜信号得到桥梁在外荷载作用下的压力大小的压力检测单元。
8.进一步，所述环状橡胶芯还包括应变片，所述应变片通过传输线与信号盒连接，所述信号接收处理器还包括用于接收应变片信号得到混凝土的应变情况的应变检测单元。
9.所述应变片布置在所述橡胶芯的外侧面且上下对称布置。
10.进一步，所述环状橡胶芯还包括位移感应片，所述位移感应片通过传输线与信号盒连接，所述信号接收处理器还包括用于接收所述位移感应片信号得到桥梁移位情况的移位检测单元。
11.更进一步，所述环状橡胶芯还包括温度感应片，所述温度感应片通过传输线与信号盒连接，所述信号接收处理器还包括用于接收所述温度感应片信号得到桥梁温度情况的温度检测单元。
12.优选的，所述位移感应片和所述温度感应片布置在所述橡胶芯的外侧面且左右对称布置。
13.所述信号盒上设有信号发射器和电能存储盒，所述电能存储盒通过电源线与压电薄膜连接，所述压电薄膜的信号输出端通过传输线与信号发射器连接所述电能存储盒与所述信号发射器连接，所述信号发射器与所述信号接收处理器连接，所述电能存储盒通过电源线与压电薄膜连接，所述压电薄膜通过传输线与所述信号发射器连接。本方案中，所述信号发射器可以将压电薄膜的信号传递到信号接收处理器上；所述电能储存盒可以充电也可以更换电池，用于通过电源线对所述压电薄膜提供电能。
14.本方案中，所述电能存储盒通过电源线与应变片、位移感应片和温度感应片连接，所述应变片、位移感应片和温度感应片通过传输线与所述信号发射器连接。所述信号发射器还可以将应变片、位移感应片和温度感应片的信号传递到信号接收处理器上；所述电能储存盒通过电源线对所述应变片、位移感应片和温度感应片提供电能。
15.所述开孔钢板上的开孔沿所述开孔钢板的长度方向均匀布置有至少3个，所述环状橡胶芯布置在最靠近剪力集中处的开孔上。
16.所述环状基体上对称设有环形凸耳，所述环形凸耳的内侧面贴合于所述开孔钢板中开孔边缘位置的外表面上。
17.本实用新型的有益效果主要表现在：
18.1、通过柔性材料缓解了剪应力集中的现象,从而减少混凝土的开裂情况，进一步的还在橡胶芯内圈与所述开孔钢板开孔的接触面上增加了压电薄膜，用于检测外荷载作用下该部分的压力情况,可以主动进行智能检测，提高了安全性。
19.2、通过压电薄膜、应变片、位移感应片和温度感应片将信号传递到信号盒和信号接收处理器上，可以主动收集各种数据信息，从而及时制定相应的措施补救，可以省去大量的劳动力，减少工作量，为工作人员节省了大量的时间，从而节约了劳动成本和时间成本。
附图说明
20.图1为一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构的整体图；
21.图2为一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构的安装位置图；
22.图3为信号接收处理器的安装位置图。
23.图中：1为环状橡胶芯，11为环状基体，12为环形凸耳，13为压电薄膜，14为应变片，15为位移感应片，16为温度感应片，2为传输线，3为信号盒，31为信号发射器，32为电能存储盒，4为信号接收处理器，5为开孔钢板，6为混凝土与钢筋浇筑面，7为钢梁，8为通孔。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
25.参照图1～图3，一种用于智能检测的桥梁柔性抗裂机构，包括设置在波形钢腹板开孔钢板上的环状橡胶芯1，所述环状橡胶芯1中部设有用于穿接钢筋的通孔，所述环状橡胶芯包括环状基体和设置在所述环状基体11的外环面与开孔钢板中开孔的内表面之间的压电薄膜，所述压电薄膜13采用轻质的压电材料，在开孔钢板5上还设有信号盒 3，所述信号盒3采用轻质高强材料，所述压电薄膜13通过传输线2 与信号盒3连接中，所述传输线2采
用绝缘材料，所述信号盒3与信号接收处理器4连接，所述信号接收处理器4包括用于接收压电薄膜信号得到桥梁在外荷载作用下的压力大小的压力检测单元。
26.所述环状橡胶芯还包括应变片14，所述应变片14通过传输线2 与信号盒3连接，所述信号接收处理器4还包括用于接收应变片信号得到混凝土的应变情况的应变检测单元。
27.所述应变片14采用导体或半导体材料，布置在所述橡胶芯1的外侧面且上下对称布置；所述应变片14也可以左右对称布置，具体安装位置可通过实际所需进行调整。
28.所述环状橡胶芯1还包括位移感应片15，所述位移感应片15通过传输线2与信号盒3连接，所述信号接收处理器4还包括用于接收所述位移感应片15信号得到桥梁移位情况的移位检测单元。
29.所述环状橡胶芯1还包括温度感应片16，所述温度感应片16通过传输线2与信号盒3连接，所述信号接收处理器4还包括用于接收所述温度感应片16信号得到桥梁温度情况的温度检测单元。
30.所述位移感应片15布置在所述橡胶芯1的外侧面且左右对称布置，所述位移感应片15也可以上下对称布置，具体安装位置可通过实际所需进行调整。
31.所述温度感应片16布置在所述橡胶芯1的外侧面，所述述片14 也可以上下对称布置或者非对称布置，所述位移感应片15和所述温度感应片16还可以单个布置或者单侧布置，具体安装位置可通过实际所需进行调整。
32.所述信号盒3包括信号发射器31和电能存储盒32，所述电能存储盒通过电源线与压电薄膜连接，所述压电薄膜的信号输出端通过传输线与信号发射器连接所述电能存储盒32与所述信号发射器31连接，所述信号发射器31与所述信号接收处理器4连接，所述电能存储盒 32通过电源线与压电薄膜13、应变片14、位移感应片15和温度感应片16连接，所述压电薄膜13、应变片14、位移感应片15和温度感应片16通过传输线与所述信号发射器31连接。本方案中，所述信号发射器可以将压电薄膜13、应变片14、位移感应片15和温度感应片16 的信号传递到信号接收处理器上；所述电能储存盒可以充电也可以更换电池，用于通过电源线对所述压电薄膜、应变片、位移感应片和温度感应片提供电能。
33.所述信号发射器31采用轻质高强材料，可以将压电薄膜、应变片、位移感应片15和温度感应片16的信号传递到信号接收处理器4上；所述电能储存盒32也采用轻质高强材料，可以充电也可以采用更换电池的方式。
34.所述信号接收处理器4采用轻质高强材料，可以设置在混凝土6 与钢筋浇筑面6的上方也可以设置在其他信号较强的位置，所述信号发射器与所述信号接收处理器连接方式采用无线方式，所述信号接收处理器可以通过手持的方式或者其他可移动的方式，在需要检测时收集信号盒中的数据。
35.所述开孔钢板5上的开孔沿所述开孔钢板的长度方向均匀布置至少三个，所述环状橡胶芯1从开孔钢板的两端往中间布置且布置个数为至少3个，所述环状橡胶芯1布置在最靠近剪力集中处的开孔上，可以是1个、2个甚至三个以上，可以全部或部分开孔均设置环状橡胶芯1，所述环状橡胶芯1的布置位置还可以通过实际所需进行调整。
36.所述环状基体11上对称设有环形凸耳12，所述环形凸耳12的内侧面贴合于所述开孔钢板中开孔边缘位置的外表面上，所述应变片 14、位移感应片15和温度感应片16设置在所述环形凸耳12的外侧面上；所述应变片14、位移感应片15和温度感应片16还可以设置在
环状基体11的内环面上，具体安装位置可通过实际所需进行调整。
37.所述开孔钢板5采用高强度金属材料，位于所述钢梁7的上侧；混凝土与钢筋浇筑面6采用高强度混凝土，位于所述钢梁7的上侧；钢梁7采用高强度材料，位于所述混凝土与钢筋浇筑面6的下侧。
38.本实施例中，在安装钢筋之前，首先将环状橡胶芯1套在开孔钢板5的开孔中(在开孔板群靠近剪力作用位置的孔中设置环状橡胶芯)，再安装钢筋并浇筑混凝土。在波形钢腹板自承重悬臂施工过程中，橡胶芯1相对于混凝土和钢具有较低的弹性模量和硬度，可以有效减小前端开孔钢板5的初始抗剪刚度，在加载早期阶段使得开孔钢板5和混凝土之间产生较大的相对滑移量，环状橡胶芯1充分挤压变形后，更加有效的缓解了前端连接件的剪应力集中现象。后期在对桥梁进行检测时，由电能存储盒32为整个机构提供电能，使整个机构处于工作状态，压电薄膜13负责检测桥梁在外荷载作用下的压力情况，当薄膜受到压力作用时，薄膜上下电极表面之间就会产生一个电流信号；应变片14负责检测混凝土的应变情况，当应变片14在混凝土开裂的作用下产生机械变形时，就会产生一个电流信号；位移感应片15 和温度感应片16负责检测安装位置处桥梁的温度情况、位移情况等。通过压电薄膜、应变片、位移感应片15和温度感应片16将感应收集到的各种情况转换化电流信号；随即电流信号被收集到信号盒3内转换成波信号，通过信号发射器31将波信号发出，由信号接收处理器4 中的压力检测单元，应变检测单元，温度检测单元和位移检测单元进行接收并处理。
39.本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，说明用途。本实本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。