混凝土梁桥自监测裂缝自闭合试验研究

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发布时间：2021-09-18

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混凝土梁桥A监测裂缝自闭合试验研究
郭殿军
(山西交通科学研究院，山西太原030006)
摘要：通过SMA埋人梁体，进行混凝土梁桥自监测裂缝自闭合试验，试验拟合出梁裂缝宽度变化与SMA电阻变
化率的曲线关系，得到了在混凝土梁允许裂缝范围内对应的SMA电阻变化率的安全区段，实现了混凝土梁桥在突
发开裂情况下的智能预报；同时对梁中埋入的SMA实施相应的电压激励，在电流作用下，随着合金丝温度的升高，
合金内部由马氏体相向奥氏体相转变，马氏体相状态下产生的塑性变形随之消失并产生回复力作用于混凝土使结
构变形恢复，实现混凝土裂缝的自闭合，SMA将桥梁监测带进了一个新领域。
关键词：形状记忆合金；混凝土梁桥；监测；闭合
中图分类号：U488．1 文献标志码：A 文章编号：1008—1933(2013)01—089—03
Experimental research on self-monitoring and self-repairing
of concrete bridge
GU0 Dianiun
(Liaoning Academy of Traffic Sciences，Taiyuan 030006，China)
Abstract：By the self-monitoring and self-repairing experiment to the concrete bridge beams along the length of the beam SMA(shape
memory alloys)is embedded into．The relationship between the structural deformation of concrete beam and change of the SMA
resistance was simulated and analyse when structural Was metamorphosing．When，according to the beam embed ded forecastly in the
SMA implemented the corresponding voltage incentive．With the increase of temperature of all0y wire，martensite phase changed into
austenitie phase．At the same time，the state of the plastic deformation disappeared．Under the current，becausing of restore power
working to the concrete structure，structure deform ation resumed．The self-healing and emergency self-repair of cracks in concrete
stru cture came tru e．
Key words：SMA(shape memory alloys)；concrete bridge；self-monitoring；self-repairing
0 引言合试验。
随着我国改革开放的深入和经济的持续、高速
发展，公路交通作为我国经济建设中重点投资建设
的行业，正以前所未有的规模和速度向前发展。近
年来，在风、雨、洪水、冰冻、温度变化和湿度等自然
因素侵蚀下，甚至地震、撞击和超载营运的严重损害
下，许多桥梁的结构性能发生了巨大变化，有些桥梁
已出现不同程度的损伤，甚至其承载能力已大大降
低而逐渐演变为危桥。到20世纪末⋯ ，我国公路危
桥数量已达4451座，总长度达16万延米，服役桥梁
能否继续使用成为相关部门必须关注的一件大事。
针对上述在桥梁使用过程中存在的安全隐患，
为寻求一种可行的、长期的、实时的、在线的健康监
测方法，以最终实现桥梁结构的自诊断、裂缝自闭合
功能为目的，进行了模型梁的智能自监测、裂缝自闭
收稿日期：2011-08—11
作者简介：郭殿军(1972一)，男，山西山阴人，工程师，主要从事桥梁
检测与加固工作。
E—mail：512782388@ qq．com
1 试验概况
1．1 试验模型【2J
试验以混凝土简支梁式桥为例，混凝土梁中沿
梁长度方向埋入SMA(形状记忆合金)，制成自诊
断、裂缝自闭合智能混凝土梁式桥梁结构模型，如图
1所示。将一定预拉应变、常温下为马氏体相的
SMA丝复合于混凝土梁中，外接两路电路，一路为
合金激励电路，用于加热合金丝；另一路为合金电阻
测定电路，用于测定混凝土梁在变形开裂过程中合
金丝电阻值的变化。合金丝加热用可控低压直流电
源。该专用电源由调压模块、整流模块和控制模块
三部分组成，可调电压为：O～12V；输出电流为：0—
100A。
1．2 模型制作
模型制作时，首先将Ni∞．：Ti
．。合金丝预张拉
至其长度的8％，用专用夹头将合金丝两端固定，并
使合金丝张紧，合金丝两端夹头直接浇筑于混凝土
梁中，通过夹头使混凝土与合金丝牢固结合，消