[發明專利]一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統及脫空檢測方法

在審

• 申請號: 202011639289.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112815862A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張志祥;張輝;徐亞林;羅瑞林;陳李峰;孫海東;崔磊
• 申請（專利權）人: 江蘇中路工程技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;E01D19/08
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王敏

1.一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統，其特征在于，包括：

層間傳感器(5)，所述層間傳感器(5)設置在防水粘結層(3)中，且固定于鋼橋面板(2)上端，所述層間傳感器(5)中設置有光纖，所述光纖在所述層間傳感器(5)中設置有三段式光柵(11)；

解調器(8)，所述解調器(8)固定設置在鋼路緣(6)側，所述解調器(8)與所述層間傳感器(5)通過所述光纖傳輸信號，所述解調器(8)對光柵(11)波長偏移進行監測，并計算層間脫空大小。

2.根據權利要求1所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統，其特征在于，所述層間傳感器(5)包括：

傳感器夾片(9)，所述傳感器夾片(9)包括兩端支承部和中部上承部，所述傳感器夾片(9)為中空結構，兩端所述支承部固定于鋼橋面板(2)上，所述光纖穿過所述傳感器夾片(9)，且分別在所述支承部和所述上承部為三段式所述光柵(11)；

化學填充劑(10)，所述化學填充劑(10)設置在所述傳感器夾片(9)內，對所述光纖進行固定及保護。

3.根據權利要求2所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統，其特征在于，所述光纖在所述支承部和所述上承部之間轉角角度α為330°～360°。

4.根據權利要求2所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統，其特征在于，所述化學填充劑(10)為雙組份環氧樹脂，包括：環氧樹脂60～80份、多元胺類固化劑15～20份、聚酰胺熱塑增韌劑4～10份、聚乙烯醇水性粘合劑2～6份、氯丙烷活性稀釋劑1～5份。

5.一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態脫空檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：檢測三段光柵的初始波長和當前波長，計算偏移量；

步驟二：建立車輛動載作用下鋼橋面板撓度變形曲線微分方程，并構建鋼橋面板撓度變形曲線函數；

步驟三：將三段光柵的偏移量分別帶入鋼橋面板撓度變形曲線函數，得到對應的撓度值w₁、w₂和w₃；

步驟四：通過對應的撓度值w₁、w₂和w₃計算層間脫空率ρ。

步驟五：對層間脫空率進行判斷，當ρ≥100％時，此時層間處于脫空狀態；當ρ≤0％時，表明層間粘結狀態良好；當0％＜ρ＜100％時，表明層間存在ρ％的脫空損傷。

6.根據權利要求5所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態脫空檢測方法，其特征在于，步驟二中，具體為：基于Euler–Bernoulli梁理論建立車輛動載作用下鋼橋面板撓度變形曲線微分方程：

式中，E是鋼橋面板剛度模量，I是單位截面轉動慣量，k是鋼橋面板彈性系數，x為距離荷載中心的距離，w為鋼橋面板撓度變形，F是荷載拉應力，計算式如為：

式中，K為光纖光柵應力系數，α為光纖轉角角度，R_i和R₀分別為光纖光柵當前和初始波長，Δλ_i為溫度補償波長，f為溫度補償系數。

7.根據權利要求6所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態脫空檢測方法，其特征在于，步驟三中，在對鋼橋面板撓度變形曲線微分方程求解時，將解描述為關于A和B的參數模型，鋼橋面板撓度變形曲線w(x)表達式如下式所示，其中A0，B0，x≥0；

當式3的微分表達式w′(x)＝0時，鋼橋面板撓度變形最大值為將三段式光纖光柵波長偏移量分別帶入式3中得到對應撓度變形量w₁、w₂和w₃。

8.根據權利要求5所述的鋼橋面鋪裝層間粘結狀態脫空檢測方法，其特征在于，步驟四具體為：