[发明专利]基于分布式光纤微弯的混凝土板梁铰缝破损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁检测领域，具体的说是基于分布式光纤微弯的混凝土板梁铰缝破损检测方法。

背景技术

混凝土板梁桥由于其构造简单、截面高度小、可工厂化预制、施工方便且造价低等众多优势，在我国的公路和市政桥梁建设中得到广泛应用。混凝土板梁桥各板梁之间通过铰缝连接，组成板梁—剪力铰—板梁的整体结构，通过剪力铰在板梁之间传递剪力，共同承担车辆活荷载作用。而板梁在长期运营下，铰缝破损是最常见也是对结构承载能力影响最大的病害类型，即负责传递剪力的铰缝(剪力铰)容易出现混凝土破损开裂失效，导致相邻板梁在铰缝位置产生相对位移，病害严重时甚至造成单梁受力，最终导致结构破坏。

因此，铰缝检测是板梁结构安全检查的重要部分。传统的铰缝检查以目测为主，主要检查铰缝的开裂和渗水情况。由于有桥面铺装的遮盖，铰缝的开裂不易直接被观察到，更难以评估开裂的程度。目前，鉴定铰缝破损程度的方法一般为荷载试验法，通过荷载试验所确定的横向分布分析铰缝是否仍能正常传递剪力。然而，荷载试验代价较大，并且需要封闭交通，对于很多路段并不适合。

实际上，由各板相互铰接共同作用发展到各板单独工作是一个渐进过程，即铰缝的破损是逐步发生的，在不同的阶段，破损程度也是不同的。对于破损程度较轻的尚未完全失去传力能力的铰缝，可采取修补的办法，以较小的代价，防止铰缝病害的进一步发展。因此，采用一种能避免交通中断、操作简便、可靠有效的铰缝破损检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式光纤微弯的混凝土板梁铰缝破损检测方法,通过监测贴布于板梁梁底的分布式光纤，实时监测铰缝工作状况，实现智能化铰缝检测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于分布式光纤微弯的混凝土板梁铰缝破损检测方法，其特征在于将一条或多条分布式光纤紧贴于板梁梁底，两端固定，横向全宽布置，确保光纤与板梁梁底变形一致；通过监测贴布于板梁梁底的分布式光纤，实时监测铰缝工作状况，当所述分布式光纤发生弯折时，根据弯折的位置判断出现破损的铰缝位置；同时根据分布式光纤弯折程度，判断板梁相对位移大小，进而判断铰缝破损程度。

本发明通过监测贴布于板梁梁底的分布式光纤，实时监测铰缝工作状况，当铰缝出现裂缝等破损时，相邻板梁发生相对位移，通过分析分布式光纤微弯信号，判断光纤微弯的位置和程度，从而判断出现破损的铰缝位置和该铰缝破损的程度，并及时向运营管理部门发送报警信息。

本发明通过上述方案特征构成明显的技术特点：其一，采用外贴式的分布式光纤，光纤即为传感器，施工简单，维修方便，经济美观，利于推广应用；其二，通过分析光纤微弯信号，可判断出现破损的铰缝位置和该铰缝破损的程度，方便运维人员进行有针对性的检测，为进行科学的维修决策提供数据支撑；其三，可实时监测板梁铰缝的工作状况，并可发送报警信息，实现智能化铰缝检测。

本发明的优点在于能够实时监测铰缝工作状态，及时发现铰缝破损位置和破损程度，并发送报警信息，利于维护人员及早进行维修，进行科学决策；检测设备经济美观，方便有效，可复制性强，利于推广应用。本发明具有经济性、高效性、适用广泛性等，有较高推广价值。

附图说明

图1为分布式光纤布设图。

图2为铰缝正常工作时分布式光纤示意图。

图3为铰缝破损时分布式光纤微弯示意图。

图4为铰缝检测方法工作框架图。

具体实施方式

在如图1所示，将一条或多条分布式光纤1紧贴于梁底，两端固定，横向全宽布置，确保光纤与板梁梁底变形一致；纵向可选择在桥梁跨中等铰缝一般最先出现破损的位置。图中2为各铰缝横断位置。

如图2所示，在恒载和活载作用下，铰缝正常工作时，板梁整体变形，光纤随之变形为一条光滑曲线；而铰缝发生破损时，如图3所示，相邻板梁之间发生相对位移，光纤将在相邻板梁之间出现弯折，由原来一条光滑曲线变为多段线；而且，铰缝破损越严重，相对位移越大，光纤弯折越明显。图中3为铰缝破损处，4为光纤弯折处。

如图4所示，所述光纤外接采集箱，采集箱通过通信技术将采集的数据实时传输到中心管理平台，进行数据分析，从而实现对铰缝工作状况的实时监测。光纤微弯时，产生后向的散射光，分析光信号即可判断光纤弯折的位置，进而判断出现破损的铰缝位置；同时可以根据光纤弯折程度，判断板梁相对位移大小，进而判断铰缝破损程度。同时，中心管理平台通过报警系统立即发送报警信息至运营维护人员，利于相关人员采取维修措施，由被动检测变为主动维修。