光纤光栅传感器在钢桥面铺装长期监测中的应用

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1、2012年6月第6期城市道桥与防洪成果应用327光纤光栅传感器在钢桥面铺装长期监测中的应用黄运，陈玮，李伯楠。(1．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804；2．上海市城市建设设计研究总院，上海200125；3．同济大学交通运输工程学院，上海2018~)摘、要：钢桥面板在车辆荷载作用下，容易产生较大的局部变形。国内对于桥面铺装应力应变分析多采用有限元，实桥长期监测仍然处于空白阶段。该文依托桃浦路蕴藻浜大桥项目，对实桥监测过程中的传感器布设进行了研究。从不同结构、不同用途传感器选取方面人手，对传感器的埋设方案，安装方

2、法进行详细介绍，为以后工程中传感器使用提供了借鉴。关键词：桥面铺装；应力分析；应变分析；光纤光栅；监测；应用；桃浦路蕴藻浜大桥；上海市中图分类号：LU448．36、U446文献标识码：B文章编号：1009—7716(2012)06—0327—030前言混合料，粘结层采用环氧沥青防水粘结材料。2实验设备钢桥面板在车辆荷载作用下易产生较大的局部变形，从而导致钢桥面板上的沥青铺装产生裂缝。2．1应变试验设备国内对与桥面铺装应力、应变的研究多采用有限元应变传感器按信号的采集传输和处理原理可以进行分析，实桥沥青铺装层进行系统化的加载试验把现

3、有的应变传感器分为光纤光栅应变传感器、振及长期监测还处于空白阶段。因此，有必要对钢桥弦式应变传感器和电阻应变式传感器。对于应变传面板和沥青混合料铺装在静载、动载作用下的变形感器而言，判断其优劣的依据主要是其变形与所测状况。以及自然因素条件下的温度状况进行系统的物质的“同时”、传感器的稳定性以及传感器的存活研究和分析，以便为钢桥面沥青混合料铺装的结构率。设计提供可靠的力学依据。用于面层中的传感器主要是用来测量结构层层光纤传感器是将被测量转换成光信号来进行检底的水平应变值，它需能承受较大的温度。试验路段测的光学传感器。利用光纤传感器可

4、实现对多个物中，铺装层的施工温度都在180~C左右，所以，应变理量的测量，如检测位移、应变、振动、压力、速度、加传感器的工作温度最大值应大于200％左右。铺装速度、角度、加速度等[1]。自上世纪80年代以来。光结构中计算应变较大值可达300De．所以，量程至纤传感技术取得了广泛的发展，已有上千种光纤传少应大于500De。综合考虑以上各种因素，选择光感器应用到各个领域『21。纤光栅传感器TDR—FBG—G—LE100及薄片状TDR—本文以桃浦路蕴藻浜大桥工程为依托。从不同FBG—G—VE40应变传感器测试水平横向和纵向应结构、不同用

5、途传感器选取方面人手，对传感器的埋变，量程均为±l500De，满足施工及测试要求。设方案，安装方法进行详细介绍，为以后工程中传感2．2温度试验设备器使用提供了借鉴。由于路面材料中集料的棱角性、沥青混合料的高温性、道路施工的相对粗放性，以及施加循环荷载1工程概况大且次数多，试验中选择定制的Ptl00温度传感器。桃浦路蕴藻浜大桥是轨道交通11号线重要的其测量范围是一200~C～650~C，精度为O．O1，误差配套工程，包括主桥、引桥、梯道天桥和地面辅道等．0．5℃。另外，温度传感器的温度结果也用于对应变全长1．15km。桃浦路蕴藻浜大

6、桥工程主桥采用两传感器进行温补。桥梁底部采用光纤光栅温度传感跨连续下承式钢桁架拱全焊接组合钢结构．跨径组器QST100进行桥底面温度测试，并对应变进行温合66m+135m。主桥桥宽33m，总用钢量约4400t。铺装度补偿。采集系统为FBG8600，与光纤光栅应变传层上面层采用SMA一13混合料．下面层采用EA一10感器同时进行数据采集。收稿日期：2011-04—233传感器布设方案作者简介：~(1987-)，男，江苏南通人，硕士研究生，研究方向：路基路面工程。由于该桥为桁拱一桁架组合结构，为了体现两328成果应用城市道桥与防洪20

7、12年6月第6期种不同结构的受力情况，分别选定测点于桁拱最大埋设Ptl00温度传感器4个，桥底面光纤光栅温度纵坡及桁架部分。两个横隔板间距3．375m。轮迹带传感器2个。铺装结构中SMA层底及环氧沥青混合宽取1．8m。料层底，在两横隔板处及两横隔板中间各埋设1个，布设原则：(1)在桥面板底部及铺装结构中分别距离机非分隔栏杆横向1m。布设传感器，且尽量相互对应。(2)便于埋设安装，4传感器安装埋设线路尽量短，所以要在最外侧车道上进行埋设。(3)应变传感器布置于轮迹带处，此桥自边缘开始，将第4．1桥底面传感器安装二及第五U形肋处于轮迹

8、带上。(4)尽量测试不同应变传感器安装：首先根据布设方案准确确定处较大荷位的应变：横桥向。在横隔板处、两个横隔应变传感器的位置，清理干净桥面板表面，并作严格板1／2处布设传感器；纵桥向，在U形肋、两个U形标记。然后对标记点进行打磨，去除钢板表面油漆