[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

本發明涉及正交異性鋼橋面板鋪裝技術領域，尤其涉及一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統及脫空檢測方法，包括：層間傳感器，設置在防水粘結層中，且固定于鋼橋面板上端，層間傳感器中設置有光纖，光纖在層間傳感器中設置有三段式光柵；解調器，固定設置在鋼路緣側，解調器與層間傳感器通過光纖傳輸信號，解調器對光柵波長偏移進行監測，并計算層間脫空大小。本發明中，層間傳感器中設置有光纖，光纖設置有三段式光柵，車輛荷載作用使得鋼橋面板與鋪裝結構界面變形出現差異，引起層間傳感器中光柵波長的偏移，通過波長偏移進行監測，計算層間脫空大小，從而實現對鋼橋面板2鋪裝間粘結狀態的長期跟蹤觀測，達到有效管理養護。

技術領域

本發明涉及正交異性鋼橋面板鋪裝技術領域，尤其涉及一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統及脫空檢測方法。

背景技術

隨著大跨徑鋼橋技術廣泛應用，鋼橋面鋪裝已成為鋼橋建設關鍵技術之一。隨著我國交通迅速發展，車流量日益增長，尤其是貨車通行比不斷增大，正交異性板在車輛荷載高應力幅和高周期循環作用下，引起鋼橋面鋪裝結構疲勞損傷開裂，并逐漸導致鋼橋面鋪裝結構層間發生脫空危害。當鋼橋面鋪裝層間粘結失效，雨水易滲透進腐蝕鋼橋面板，減少橋梁整體結構壽命和耐久性能，同時鋪裝層間脫空影響行車舒適性和安全性。

正交異性鋼橋面板鋪裝結構層間粘結狀態與鋼橋面板及鋪裝結構長期使用性能息息相關。針對鋼橋面鋪裝結構層間脫空監測，一般采取人工取樣檢測等評估手段，效率低且評估面有限，同時鉆心取樣時對鋼橋面板存在安全隱患，由于鋪裝結構具有一定厚度，利用多功能紅外檢測車并不能有效檢測鋼橋面鋪裝層間脫空情況。隨著大跨徑鋼箱梁橋不斷增加，迫切需要一種準確、有效的檢測技術，來實現對鋼橋面鋪裝實時跟蹤觀測，達到有效管理養護目的。

鑒于上述問題的存在，本設計人基于從事此類產品工程應用多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統及脫空檢測方法，使其更具有實用性。

發明內容

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態監測系統，包括：

層間傳感器，所述層間傳感器設置在防水粘結層中，且固定于鋼橋面板上端，所述層間傳感器中設置有光纖，所述光纖在所述層間傳感器中設置有三段式光柵；

解調器，所述解調器固定設置在鋼路緣側，所述解調器與所述層間傳感器通過所述光纖傳輸信號，所述解調器對光柵波長偏移進行監測，并計算層間脫空大小。

進一步地，所述層間傳感器包括：

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

化學填充劑，所述化學填充劑設置在所述傳感器夾片內，對所述光纖進行固定及保護。

進一步地，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°。

進一步地，所述化學填充劑為雙組份環氧樹脂，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。

本發明還包括一種鋼橋面鋪裝層間粘結狀態脫空檢測方法，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；