[發(fā)明專利]一種基于FRP光纖光柵的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測裝置

在審

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• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113834436A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓曉強;李俊奇;湯曉光;楊彥海;賈大鵬;李培剛;鄒振忠;蘭才昊;吳夢笛;余飛;唐家輝;朱立偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國鐵路建設(shè)管理有限公司;上海應用技術(shù)大學;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G08C17/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

本發(fā)明公開了一種基于FRP光纖光柵的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括FRP光纖光柵應變計、FRP光纖光柵解調(diào)儀、通信傳輸模塊和智能監(jiān)測云平臺，F(xiàn)RP光纖光柵應變計在混凝土澆筑之前預埋在需要監(jiān)測的結(jié)構(gòu)薄弱處，用于將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部測量數(shù)據(jù)傳至FRP光纖光柵解調(diào)儀；FRP光纖光柵解調(diào)儀與通信傳輸模塊連接，用于對FRP光纖光柵應變計的測量數(shù)據(jù)進行解調(diào)從而得出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應變數(shù)據(jù)；通信傳輸模塊連接在FRP光纖光柵解調(diào)儀上或內(nèi)置于FRP光纖光柵解調(diào)儀中，用于將應變數(shù)據(jù)上傳至智能監(jiān)測云平臺；智能監(jiān)測云平臺通過通信傳輸模塊與FRP光纖光柵解調(diào)儀通信連接，用于通過云平臺的運算對混凝土健康狀態(tài)進行健康評估從而實現(xiàn)遠程控制及智能監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于FRP光纖光柵的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

在當今社會，混凝土是土木工程建設(shè)必不可少的材料，伴隨混凝土應用的廣泛性，混凝土結(jié)構(gòu)健康備受人民關(guān)注；混凝土材料的不可逆性也使得專家與學者對混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全性格外重視，但在大型混凝土結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的復雜性與周期性負荷會對混凝土結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)產(chǎn)生破壞，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋等狀況，極大的影響了結(jié)構(gòu)的安全性。

混凝土一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應力裂縫；變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強度和彈性模量低，在外部荷載的作用下導致結(jié)構(gòu)變形，從而出現(xiàn)裂縫。由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱為變形裂縫。

現(xiàn)階段的混凝土健康結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要以視覺查看的方式進行監(jiān)測，即觀察混凝土表面狀態(tài)確認混凝土的狀態(tài)；對大型結(jié)構(gòu)而言，大多是組合式混凝土結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)部的混凝土構(gòu)件多，力學結(jié)構(gòu)復雜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷在外部沒有明顯傷痕；現(xiàn)有監(jiān)測方法不能直觀反映混凝土結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于FRP光纖光柵的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測裝置，有效規(guī)避現(xiàn)有監(jiān)測方法的弊端，結(jié)合最新光纖光柵傳感技術(shù)，在混凝土澆筑初期進行監(jiān)測點的提前布置，從混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部對結(jié)構(gòu)健康進行監(jiān)測，同時不影響結(jié)構(gòu)的強度及結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)；裝置使用光信號及無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的傳輸，具有極高的精準度，為結(jié)構(gòu)健康安全提供數(shù)據(jù)支撐及保障。

為了達到上述發(fā)明目的，解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于FRP光纖光柵的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括FRP光纖光柵應變計、FRP光纖光柵解調(diào)儀、通信傳輸模塊和智能監(jiān)測云平臺，其中：

所述FRP光纖光柵應變計在混凝土澆筑之前預埋在需要監(jiān)測的結(jié)構(gòu)薄弱部位，一端通過光纖鎧裝線引出至混凝土結(jié)構(gòu)外側(cè)，另一端通過光纖鎧裝線與所述FRP光纖光柵解調(diào)儀連接，用于將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的測量信號傳送至所述FRP光纖光柵解調(diào)儀；

所述FRP光纖光柵解調(diào)儀與所述通信傳輸模塊連接，用于對所述FRP光纖光柵應變計的測量信號進行解調(diào)從而得出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應變數(shù)據(jù)；

所述通信傳輸模塊通過導線連接在所述FRP光纖光柵解調(diào)儀上或內(nèi)置于所述FRP光纖光柵解調(diào)儀中，用于將混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應變數(shù)據(jù)上傳至所述智能監(jiān)測云平臺；

所述智能監(jiān)測云平臺通過所述通信傳輸模塊與所述FRP光纖光柵解調(diào)儀通信連接，用于：

通過所述通信傳輸模塊遠程控制所述FRP光纖光柵解調(diào)儀的工作狀態(tài)；

接收所述通信傳輸模塊上傳的實時測量數(shù)據(jù)并進行存儲；

結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)等級的初始選擇以及混凝土結(jié)構(gòu)應力集中區(qū)的實時狀態(tài)通過算法轉(zhuǎn)換與分析進而實時顯示混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)應變值及相應所處的安全等級；