Page 139 - 公路桥梁养护与管理

第四章 智能桥梁的发展

义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。
形状记忆合金（SMA）是以形状记忆与超弹性为主要特性，具有良好的抗
疲劳和耐腐蚀性能。SMA 可通过感知形状的变化进行自主性修复，进而保障桥

梁结构的稳定性。Liang 等研发了一种采用 SMA 拉索的新型摩擦滑动支座系统，
验证了该支座系统在桥梁上部结构位移控制、提高墩曲率延性等方面的优势。
Ruiz-Pinilla 等等建立了钢筋混凝土梁外加固铁基形状记忆合金（Fe-SMA）的有
限元模型，提出了 Fe-SMA 的解析应力应变曲线，研究结果表明这种材料的形状

记忆效应可用于引入预应力，改善钢筋混凝土梁的性能。Cao 等提出了一种多层
SMA ／铅橡胶支座隔震系统，保证了支座在不同等级地震激励下的隔震效果。
在桥梁结构加固方面，Shafel 等研究了超弹性 SMA 纤维与纤维增强聚合物（FRP）
复合增强钢筋的性能，表明冲击作用下 SMA － FRP 复合筋在耗能、损伤缓解及

位移恢复等方面效果显著。karimipour 等通过比较 SMA、玻璃纤维增强聚合物
（GFRP）对不同混凝土抗压强度下钢筋混凝土梁抗弯与抗剪性能的影响，验证
了 SMA 在强化梁体抗弯能力方面的优势。光导纤维可应用于分布式光纤传感系
统，其具有灵敏度高、结构简单、便于调试等特点，可以检测结构微裂纹，在桥

梁领域被广泛应用于桥梁检测与健康监测。Song 等采用基于布里渊散射技术的
分布式光纤传感器系统，对微裂纹钢梁进行了分布式应变测量，并引入信号去噪
方法，准确检测到了细至 23μm 的微裂纹。Rufai 等在复合材料板制造过程中将
分布式光纤（DOF）传感器嵌入到玻璃纤维织物层中，用于桥梁结构全生命周期

的健康监测。Yan 等针对 FRP 锚固系统长期性能和安全使用的监测要求，将光纤
光栅引入到 FPR 粘结锚中，提出了一种基于智能光纤光栅（FBG）的新型 FRP
锚具。
压电材料在受到外部因素作用时会因为其自身发生变形而产生电势，而对材

料再施加一定电压时又会改变材料的尺寸。利用这一压电效应，压电材料可用作
传感元件，用于检测元件所在位置桥梁结构的变形量，也可制作驱动元件，改变
材料的应力状态，影响材料的结构变形。Hou 等提出了一种基于压电材料的振动
能量收集装置，获取了某连续刚构桥列车弹簧浮置板轨道桥梁体系的车辆激振响

应，实现了该桥梁的无线健康监测。kaur 等利用锆钛酸铅（PZT）制作的压电传
感器，对某预应力钢筋混凝土桥的残余预应力进行了压电片监测的实验和统计研
究，评估了预应力混凝土桥老化期间的剩余预应力。Zhang 等利用钛酸铅锆（PZT）

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