【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及土木工程，尤其是涉及一種集成壓電材料的橋梁面板和橋梁面板系統。
技術介紹
1、傳統橋梁照明和交通監控系統嚴重依賴外部電源和常規技術，依賴外部電源的照明系統需要支付高昂的電費，尤其是在電力資源緊張或價格昂貴的地區。此外，為了保障電力供應的穩定性，還需要投入大量資金進行電纜鋪設、變壓器安裝等基礎設施建設，導致運營成本增加和環境影響加劇。
2、通過將壓電材料整合到橋面板中，實現能量采集、照明系統供電和交通監控的目的，優化能源使用并提升道路安全性與運行效率是一種有效的解決方式，但隨著道路使用時間推移，壓電材料會不可避地出現老化現象，逐漸導致發電量不足，進而影響到配套設施的正常運行。
3、因此開發一種易于維護的壓電材料橋面板是十分必要的。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的難以維護的缺陷而提供一種集成壓電材料的橋梁面板和橋梁面板系統
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、一種集成壓電材料的橋梁面板，包括由路表至橋梁頂板依次排列的sbs改性瀝青層、超高性能混凝土層、壓電層和支撐鋼殼，超高性能混凝土層底部鋪設有pvc膜，壓電層包括多個由鋯鈦酸鉛薄片和頂部電鍍鋁涂層組成的電極，各個電極通過并聯電路連接以輸出電能，壓電層使用熱絕緣樹脂連接支撐鋼殼，支撐鋼殼與橋梁頂板嵌固連接。
4、一種集成壓電材料的橋梁面板系統，包括如上的一種集成壓電材料的橋梁面板、能量儲存裝置和橋梁智能監測系統，
5、進一步地，橋梁面板系統還包括自適應照明系統，自適應照明系統連接能量儲存裝置和橋梁智能監測系統，當橋梁智能監測系統判斷橋上有車輛行駛進入自適應照明系統的有效照明范圍內時，啟動照明功能。
6、進一步地，能量儲存裝置同時還連接外部電網，當橋梁暫停使用時，通過外部電網對橋梁面板系統供電。
7、進一步地，能量儲存裝置包括電力管理系統，電力管理系統控制能量儲存裝置的充放電過程，執行過充、過放和短路保護。
8、進一步地，能量儲存裝置固定在支撐鋼殼下方或支撐鋼殼內部。
9、進一步地，能量儲存裝置包括多個鉛酸電池單元，封裝在聚氯乙烯pvc容器中。
10、進一步地，橋梁智能監測系統包括報警模塊，當判斷出橋上車輛的行駛狀態異常、橋梁形變狀態超限或壓電橋面板輸出的電能分布情況異常時，發出警報。
11、進一步地，橋梁智能監測系統包括預測模塊，基于長期的壓電橋面板輸出的電能幅值變化趨勢，預測未來的維護需求。
12、進一步地，橋梁智能監測系統包括管制模塊，管制模塊包括預先安裝的管制設備，管制設備通過能量儲存裝置供電，當出現交通管制需求時，橋梁智能監測系統啟動管制設備。
13、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
14、1)本專利技術考慮橋梁自身受力特點，將集成壓電材料的橋梁面板設計為與橋梁頂板嵌固的連接形式，充分利用橋梁自身的受力特性，即橋梁頂板受壓的特點，使得壓電模塊收到的壓力為車輛局部壓力和橋梁整體彎曲壓力之和，提高發電效率；同時壓電模塊可獲取橋梁本身變形產生的電信號，為智能監測系統提供數據，用于監測橋梁自身的振動。
15、2)本專利技術將壓電橋面板設計為由多個電極組成的可裝配式構造，便于更換，保證道路暢通和壓電組件功能完整；對分區后的壓電模塊分別搜集電信號數據，便于精確監控橋面板不同空間位置的受力情況和工作狀態，為智能綜合監控系統提供數據。
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1.一種集成壓電材料的橋梁面板，其特征在于，包括由路表至橋梁頂板依次排列的SBS改性瀝青層(1)、超高性能混凝土層(2)、壓電層(3)和支撐鋼殼(4)，所述超高性能混凝土層(2)底部鋪設有PVC膜，所述壓電層(3)包括多個由鋯鈦酸鉛薄片和頂部電鍍鋁涂層組成的電極，各個電極通過并聯電路連接以輸出電能，所述壓電層(3)使用熱絕緣樹脂連接支撐鋼殼(4)，所述支撐鋼殼(4)與橋梁頂板嵌固連接，與橋梁頂板協同變形和受力，所述橋梁面板采用模塊化制造，采用裝配式安裝和分塊更換。
2.一種集成壓電材料的橋梁面板系統，其特征在于，包括如權利要求1所述的一種集成壓電材料的橋梁面板(5)、能量儲存裝置(6)和橋梁智能監測系統(8)，彼此互相連接，所述橋梁智能監測系統(8)基于集成壓電材料的橋梁面板輸出的電能分布情況，判斷橋上車輛的車速、載重、行駛狀態，橋梁形變狀態、結構振動和電極間壓力。
3.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述橋梁面板系統還包括自適應照明系統(7)，所述自適應照明系統(7)連接能量儲存裝置(6)和橋梁智能監測系統(8)，當橋梁智能監測系統(8)判
4.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述能量儲存裝置(6)同時還連接外部電網，當橋梁暫停使用時，通過外部電網對橋梁面板系統供電。
5.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述能量儲存裝置(6)包括電力管理系統，所述電力管理系統控制能量儲存裝置(6)的充放電過程，執行過充、過放和短路保護。
6.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述能量儲存裝置(6)固定在支撐鋼殼(4)下方或支撐鋼殼(4)內部。
7.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述能量儲存裝置(6)包括多個鉛酸電池單元，封裝在聚氯乙烯PVC容器中。
8.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述橋梁智能監測系統(8)包括報警模塊，當判斷出橋上車輛的行駛狀態異常、橋梁形變狀態超限或壓電橋面板輸出的電能分布情況異常時，發出警報。
9.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述橋梁智能監測系統(8)包括預測模塊，基于長期的壓電橋面板輸出的電能幅值變化趨勢，預測未來的維護需求。
10.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述橋梁智能監測系統(8)包括管制模塊，所述管制模塊包括預先安裝的管制設備，所述管制設備通過能量儲存裝置供電，當出現交通管制需求時，橋梁智能監測系統(8)啟動管制設備。
...【技術特征摘要】
1.一種集成壓電材料的橋梁面板，其特征在于，包括由路表至橋梁頂板依次排列的sbs改性瀝青層(1)、超高性能混凝土層(2)、壓電層(3)和支撐鋼殼(4)，所述超高性能混凝土層(2)底部鋪設有pvc膜，所述壓電層(3)包括多個由鋯鈦酸鉛薄片和頂部電鍍鋁涂層組成的電極，各個電極通過并聯電路連接以輸出電能，所述壓電層(3)使用熱絕緣樹脂連接支撐鋼殼(4)，所述支撐鋼殼(4)與橋梁頂板嵌固連接，與橋梁頂板協同變形和受力，所述橋梁面板采用模塊化制造，采用裝配式安裝和分塊更換。
2.一種集成壓電材料的橋梁面板系統，其特征在于，包括如權利要求1所述的一種集成壓電材料的橋梁面板(5)、能量儲存裝置(6)和橋梁智能監測系統(8)，彼此互相連接，所述橋梁智能監測系統(8)基于集成壓電材料的橋梁面板輸出的電能分布情況，判斷橋上車輛的車速、載重、行駛狀態，橋梁形變狀態、結構振動和電極間壓力。
3.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述橋梁面板系統還包括自適應照明系統(7)，所述自適應照明系統(7)連接能量儲存裝置(6)和橋梁智能監測系統(8)，當橋梁智能監測系統(8)判斷橋上有車輛行駛進入自適應照明系統(7)的有效照明范圍內時，啟動照明功能。
4.根據權利要求2所述的橋梁面板系統，其特征在于，所述能...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅銳，孫斌，宋超林，江祖慊，馬源，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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