[实用新型]内置光纤光栅传感器的智能伸缩缝

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种桥梁伸缩缝的布置、修建或连接，具体涉及一种内置光纤光栅传感器的智能伸缩缝。

背景技术

在道路和桥梁工程中，考虑到材料的热胀冷缩效应，一般需要在不同跨的桥梁之间以及桥梁与路面连接处设置、预留一定宽度的伸缩缝，避免温度应力引起的结构破坏。常规的伸缩缝一般是采用在一段混凝土内浇筑型钢材质的伸缩装置。在实际使用过程中，经常发现沿车道方向的混凝土裂缝。经过一定时间的行车荷载作用，混凝土易破碎，导致伸缩缝失效。伸缩缝的更换影响交通，造成经济浪费，同时如果短时期内多次更换伸缩缝，还会造成不良的社会影响。因此，如果可以尽早发现、评估混凝土的裂缝损伤，实施灌浆等简单的修复处理，延长伸缩缝的寿命，可节约成本，减少对交通的影响。

针对上述问题，本实用新型采用将基于光纤光栅（FBG）传感技术的智能纤维复合（FRP）筋埋入混凝土，对混凝土的裂缝、损伤状况实施自监测和自评估，实现伸缩缝装置的智能化，提高伸缩缝的长期性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种内置光纤光栅传感器的智能伸缩缝。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的内置光纤光栅传感器的智能伸缩缝，包括对接式钢伸缩缝，所述对接式钢伸缩缝具有对称的两个半幅，两个半幅之间夹设有弹性层，两个半幅上分别固定有智能纤维复合筋，所述智能纤维复合筋包括光纤光栅内芯和纤维复合外层。

作为优选，所述对接式钢伸缩缝是工字钢伸缩缝，所述工字钢伸缩缝的两个半幅均包括工字钢和一组U形连接钢筋，所述U形连接钢筋包括依次连接的上横梁、迂回部和下横梁，所述上横梁和下横梁的端部均焊接于工字钢的腹板上，一组U形连接钢筋沿工字钢长度方向间隔分布，并与腹板之间形成贯通的通道；所述智能纤维复合筋穿过所述通道，并与U形连接钢筋绑扎固定。

作为优选，所述智能纤维复合筋包括第一复合筋、第二复合筋、第三复合筋、和第四合筋，所述第一复合筋和第二复合筋分别与一个半幅上U形连接钢筋的上横梁和下横梁绑扎固定，所述第三复合筋和第四复合筋分别与另一个半幅上U形连接钢筋的上横梁和下横梁绑扎固定。

作为优选，所述对接式钢伸缩缝是C型钢伸缩缝，所述C型钢伸缩缝的两个半幅均包括C型钢和间隔地固定于C型钢底部的辅助钢板，所述辅助钢板的底部焊接有锚固钢筋，所述辅助钢板朝C型钢C形缺口的相反方向上具有斜边，所述智能纤维复合筋绑扎固定于所述斜边上。

作为优选，所述弹性层是橡胶填充层。

作为优选，所述光纤光栅内芯为长标距光纤光栅，长标距光纤光栅的每个标距包括光纤栅传感器，套于光纤栅传感器外部的隔胶管，所述隔胶管的两端具有锚固段，每个标距的长度为0.2~1m。所述纤维复合外层缠绕并粘结固化于光纤光栅内芯外侧。

本实用新型同时提出一种智能伸缩缝及伸缩缝智能监测方法，包括以下步骤：

步骤1，在对接式钢伸缩缝的两个半幅上分别安装智能纤维复合筋，对接式钢伸缩缝两侧的工字钢腹板上焊接有间隔分布的一组U形连接钢筋，一组U形连接钢筋与腹板之间形成贯通的通道，将所述智能纤维复合筋敷设于所述通道内，并与U形连接钢筋绑扎固定；

步骤2，将敷设有智能纤维复合筋的对接式钢伸缩缝的两个半幅对称地安装固定在梁底混凝土上，并在两半幅的工字钢之间填入橡胶；

步骤3，将上述对接式钢伸缩缝固定位置，在两侧浇筑混凝土；

步骤4，智能纤维复合筋采用长标距传感方式；比较光纤光栅的应变变化，利用混凝土开裂的阀值，判定裂缝的发生；计算裂缝宽度，评估损伤大小。

作为优选，上述步骤1中的智能纤维复合筋包括第一复合筋、第二复合筋、第三复合筋和第四合筋，所述第一复合筋和第二复合筋分别与一个半幅上U形连接钢筋的上横梁和下横梁绑扎固定，所述第三复合筋和第四复合筋分别与另一个半幅上U形连接钢筋的上横梁和下横梁绑扎固定。

使用时，主要包括以下两部分操作：

第一部分、将内置光纤光栅传感器的智能FRP筋浇筑进伸缩缝两端的混凝土：考虑到识别混凝土的裂缝等损伤，采用长标距光纤光栅的传感方式制备智能FRP筋，将智能FRP筋绑扎在伸缩缝装置两边的连接钢筋上，然后将浇筑混凝土形成智能伸缩缝；

第二部分、混凝土裂缝、损伤的监测和评估：考虑混凝土裂缝发展的随机性，采用长标距传感方式；比较光纤光栅的应变变化，利用混凝土开裂的阀值，判定裂缝的发生；计算裂缝宽度，评估损伤大小。

其中智能FRP筋为内置长标距光纤光栅的智能FRP筋，伸缩缝为一般通用的对接式钢伸缩缝。