1.一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,包括預應力調節系統、橋梁監控系統及控制中心,且預應力調節系統、橋梁監控系統均與控制中心相連;
其中,所述預應力調節系統包括壓電預應力構件(1)、壓電發電裝置(2)、儲能電路(7);壓電預應力構件(1)設置于混凝土內,用作原預應力混凝土的預應力鋼筋;壓電預應力構件(1)由壓電材料制成,通過逆壓電效應控制壓電預應力構件(1)上的預應力大小;壓電預應力構件(1)的兩端設置有放電裝置(3),用于控制壓電預應力構件(1)兩端的電壓;壓電發電裝置(2)設置于箱梁頂部受壓區域,且通過儲能電路(7)與放電裝置(3)相連;壓電發電裝置(2)由壓電材料制成,通過正壓電效應將所受機械能轉換為電能儲存于儲能電路(7)中;
所述橋梁監控系統包括A、B、C三組應力傳感器,其中A組應力傳感器(4)設置于箱梁頂面,用于檢測箱梁頂面的受壓應力;B組應力傳感器(5)設置于箱梁底面,用于檢測箱梁底面的受拉應力;C組應力傳感器(6)設置于壓電預應力構件(1)上,用于檢測壓電預應力構件(1)上的預應力大小。
2.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,所述橋梁監控系統包括正壓電監控系統、抗裂監控系統及預應力監控系統;
其中,正壓電監控系統與A組應力傳感器(4)相連,用于計算并監控壓電發電裝置(2)的發電量;抗裂監控系統與B組應力傳感器(5)相連,用于監控箱梁底面的受拉應力,從而保證箱梁底面在荷載作用下不會產生裂縫;預應力監控系統與C組應力傳感器(6)相連,用于監控壓電預應力構件(1)上的預應力大小。
3.根據權利要求2所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,所述儲能電路(7)包括蓄電池及變壓器,壓電發電裝置(2)通過變壓器與蓄電池相連充電,蓄電池通過變壓器與放電裝置(3)相連放電,且蓄電池與外電網連接充電。
4.根據權利要求3所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,所述控制中心與正壓電監控系統、抗裂監控系統及預應力監控系統相連,用于接收所反饋的箱梁底面拉應力、壓電發電裝置(2)供電量及壓電預應力構件(1)上預應力大小;
控制中心通過放電裝置(3)控制壓電預應力構件(1)兩端的電壓來調整壓電預應力構件(1)上的預應力大小,從而保證箱梁底面的拉應力始終在允許值內;
當檢測出壓電發電裝置(2)供電量不足以提供壓電預應力構件(1)兩端所需的電壓時,控制中心控制蓄電池從外電網輸電,從而保證壓電預應力構件(1)上的預應力始終可控。
5.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,所述壓電發電裝置(2)包括沿箱梁寬度方向并列設置的若干壓電桿,且壓電桿沿箱梁長度方向延伸,其兩端與儲能電路(7)相連。
6.根據權利要求1所述的一種自循環式壓電材料預應力混凝土箱梁,其特征在于,所述每組應力傳感器包括五個應力傳感器,且分別設置于箱梁中軸線或壓電預應力構件(1)的兩端、中點及1/4處。