本发明涉及单管通信铁塔预应力加固，属于土木工程预应力加固，具体为一种基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置及方法。
背景技术：
1、通讯塔是用于传播无线电波信号的塔式建筑，作为我国重要的国防及民生设备，已被广泛应用于移动通信、广播电视和卫星通讯等领域。随着5g的迅猛发展，智慧中国的建设对包括通讯塔在内的通信设备的要求进一步提高，需要快速建设大规模5g基站。
2、然而国内土地资源有限，用于新建5g基站的空间较少。本着降本增效、节约资源的原则，在现有通讯塔上挂载新的通信天线成了最主流的方法。随着移动、电信、联通三大运营商开始实行共建共享通信塔的策略，同一个通信塔上可能需要新增数副5g天线以满足通信需求，这就导致了通信塔的自重及所受风荷载大大增加，甚至超过原限制荷载。
3、单管通讯铁塔是由一个钢管组成的高耸风敏感型结构，抗侧刚度低，风荷载作用下顶部位移较大，目前我国已有多座单管通讯塔的顶部位移超过100%，加固单管通讯铁塔的任务刻不容缓。
4、然而，单管通讯铁塔周围的可利用场地通常较小，塔身常常需要挂载大量通信设备，且加固时需要避开爬梯和底部检修孔洞，因此，加固单管通讯铁塔时，需要选用占用空间小的非外包式加固方法。
5、新型铁基形状记忆合金（fe-sma）是一类具有形状记忆效应的智能金属材料，当其形状记忆效应发生时，通过约束其变形（例如锚固在混凝土中），可在铁基形状记忆合金中产生回复应力，该回复应力将对约束体产生预压应力。由于预应力的产生不需要现场机械张拉，仅需要升温激励即可，因此，该技术也被形象的称为铁基形状记忆合金自预应力技术。
6、基于铁基形状记忆合金的自预应力加固技术，设备简易、空间利用率高且加固效果良好，可以适用于加固单管通讯铁塔等场地有限的加固场景，发展前景广阔。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的局限性，本发明提供一种基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，用于对铁塔进行加固，包括顶部定位盘、中部转向盘、底部地锚体系、激励设备、若干铁基形状记忆合金绞线和若干挤压锚头。顶部定位盘和中部转向盘分别安装在铁塔顶部和中部，底部地锚体系固定在铁塔底部地面。将锚具挤压于铁基形状记忆合金绞线两端，形成挤压锚头从而将铁基形状记忆合金绞线定位在顶部定位盘及底部地锚体系之间，激励设备用于对铁基形状记忆合金绞线通电激励。
2、进一步的，铁基形状记忆合金绞线在中部转向盘以上呈辐射状布置，在中部转向盘以下垂直于地面布置。
3、进一步的，所述顶部定位盘包括定位环、第一套箍和第一加强肋板；第一套箍用于套接铁塔，定位环固定在套箍上侧，第一加强肋板为三角形，连接定位环下侧和第一套箍外侧；中部转向盘包括转向环、第二套箍和第二加强肋板；第二套箍用于套接铁塔，转向环固定在套箍上侧，第二加强肋板为三角形，连接转向环下侧和第二套箍外侧。
4、进一步的，所述顶部定位盘上设置有连接葫芦孔；连接葫芦孔包括连通的大孔和小孔，小孔孔径略大于铁基形状记忆合金绞线直径，小于挤压锚头直径，大孔孔径大于挤压锚头直径；定位盘顶面是与辐射状铁基形状记忆合金绞线方向垂直的锥面。
5、进一步的，所述中部转向盘边缘设置有转向槽道，转向槽道为开放型卡槽；转向槽道上端与辐射状铁基形状记忆合金绞线方向相切，下端垂直于地面。
6、进一步的，所述底部地锚体系包括地锚板、地锚杆及地锚螺母，地锚板中间开设有定位孔，定位孔孔径略大于铁基形状记忆合金绞线直径，小于挤压锚头直径；地锚板在定位孔周围设有与地锚杆直径相对应的螺栓孔；地锚杆上端设有与地锚螺母适配的螺纹。
7、进一步的，还包括导线、变阻器、开关及绞线夹头；导线、变阻器、开关和激励设备接入电路，用于控制对铁基形状记忆合金绞线的升温激励过程；绞线夹头包括两个绞线夹板，绞线夹板上设有连接孔，通过螺栓穿接连接孔将绞线夹头连接在铁基形状记忆合金绞线两端。
8、本发明还提供一种基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固方法，用于上述的加固装置，包括以下步骤：
9、s1、安装顶部定位盘、中部转向盘和底部地锚体系；将铁基形状记忆合金绞线两端通过安装挤压锚头固定连接在顶部定位盘和底部地锚体系上，同时铁基形状记忆合金绞线绕过中部转向盘。
10、s2、利用激励设备，对一组铁基形状记忆合金绞线通电激励；待被激励的铁基形状记忆合金绞线温度稳定后，对另一组未被激活的铁基形状记忆合金绞线进行通电激励；重复直至全部铁基形状记忆合金绞线完成激励。
11、进一步的，s2中通电激励时，一组铁基形状记忆合金绞线为关于铁塔对称的两根铁基形状记忆合金绞线，将两根铁基形状记忆合金绞线两端分别接入激励设备的正极和负极，形成并联电路通电激励。
12、进一步的，加固装置还包括变阻器；通电激励时监测两根铁基形状记忆合金绞线的温度，使用变阻器调节并联电路支路的电流从而控制绞线升温速率。在控制两根铁基形状记忆合金绞线的温度的时候，若铁塔已经向一侧倾斜，则可以调高另一侧铁基形状记忆合金绞线的温度，生成非对称预应力，从而纠正倾斜；若铁塔未发生倾斜，则可以控制两根铁基形状记忆合金绞线的温度以相同的速率升温。
13、本发明无须使用大型张拉设备，可以有效减少占用的场地，工艺简单，提高了施工效率。本发明可以在短时间内产生较大的预应力，大幅减小了塔顶位移，提高了单管通讯铁塔的安全性，加固便捷。
14、本发明采用辐射型式布置铁基形状记忆合金绞线，通过上端辐射布置且在中部进行转向，减小了对通讯塔塔身的影响，避免了影响使用功能和破坏美观。
1.一种基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，用于对铁塔进行加固，其特征在于，包括顶部定位盘、中部转向盘、底部地锚体系、激励设备、若干铁基形状记忆合金绞线和若干挤压锚头；顶部定位盘和中部转向盘分别安装在铁塔顶部和中部，底部地锚体系固定在铁塔底部地面；挤压锚头用于固定在铁基形状记忆合金绞线两端，从而连接顶部定位盘及底部地锚体系，激励设备用于对铁基形状记忆合金绞线通电激励。
2.根据权利要求1所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，铁基形状记忆合金绞线在中部转向盘以上呈辐射状布置，在中部转向盘以下垂直于地面布置。
3.根据权利要求1所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，所述顶部定位盘包括定位环、第一套箍和第一加强肋板；第一套箍用于套接铁塔，定位环固定在套箍上侧，第一加强肋板连接定位环下侧和第一套箍外侧；中部转向盘包括转向环、第二套箍和第二加强肋板；第二套箍用于套接铁塔，转向环固定在套箍上侧，第二加强肋板连接转向环下侧和第二套箍外侧。
4.根据权利要求1所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，所述顶部定位盘上设置有连接葫芦孔；连接葫芦孔包括连通的大孔和小孔，小孔孔径略大于铁基形状记忆合金绞线直径，小于挤压锚头直径，大孔孔径大于挤压锚头直径；定位盘顶面是与辐射状铁基形状记忆合金绞线方向垂直的锥面。
5.根据权利要求2所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，所述中部转向盘边缘设置有转向槽道，转向槽道为开放型卡槽；转向槽道上端与辐射状铁基形状记忆合金绞线方向相切，下端垂直于地面。
6.根据权利要求1所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，所述底部地锚体系包括地锚板、地锚杆及地锚螺母，地锚板中间开设有定位孔，定位孔孔径略大于铁基形状记忆合金绞线直径，小于挤压锚头直径；地锚板在定位孔周围设有与地锚杆直径相对应的螺栓孔；地锚杆上端设有与地锚螺母适配的螺纹。
7.根据权利要求1所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固装置，其特征在于，还包括导线、变阻器、开关及绞线夹头；导线、变阻器、开关和激励设备接入电路，用于控制对铁基形状记忆合金绞线升温激励的过程；绞线夹头包括两个绞线夹板，绞线夹板上设有连接孔，通过螺栓穿接连接孔将绞线夹头连接在铁基形状记忆合金绞线两端。
8.一种基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固方法，用于如权利要求1所述的加固装置，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固方法，其特征在于，s2中通电激励时，一组铁基形状记忆合金绞线为关于铁塔对称的两根铁基形状记忆合金绞线，将两根铁基形状记忆合金绞线两端分别接入激励设备的正极和负极，形成并联电路通电激励。
10.根据权利要求9所述的基于铁基形状记忆合金自预应力的单管通讯铁塔加固方法，其特征在于，加固装置还包括变阻器；通电激励时监测两根铁基形状记忆合金绞线的温度，使用变阻器调节并联电路支路的电流从而控制绞线升温速率。
