[发明专利]一种钢桥面铺装层间粘结状态监测系统及脱空检测方法

说明书

本发明涉及正交异性钢桥面板铺装技术领域，尤其涉及一种钢桥面铺装层间粘结状态监测系统及脱空检测方法，包括：层间传感器，设置在防水粘结层中，且固定于钢桥面板上端，层间传感器中设置有光纤，光纤在层间传感器中设置有三段式光栅；解调器，固定设置在钢路缘侧，解调器与层间传感器通过光纤传输信号，解调器对光栅波长偏移进行监测，并计算层间脱空大小。本发明中，层间传感器中设置有光纤，光纤设置有三段式光栅，车辆荷载作用使得钢桥面板与铺装结构界面变形出现差异，引起层间传感器中光栅波长的偏移，通过波长偏移进行监测，计算层间脱空大小，从而实现对钢桥面板2铺装间粘结状态的长期跟踪观测，达到有效管理养护。

技术领域

本发明涉及正交异性钢桥面板铺装技术领域，尤其涉及一种钢桥面铺装层间粘结状态监测系统及脱空检测方法。

背景技术

随着大跨径钢桥技术广泛应用，钢桥面铺装已成为钢桥建设关键技术之一。随着我国交通迅速发展，车流量日益增长，尤其是货车通行比不断增大，正交异性板在车辆荷载高应力幅和高周期循环作用下，引起钢桥面铺装结构疲劳损伤开裂，并逐渐导致钢桥面铺装结构层间发生脱空危害。当钢桥面铺装层间粘结失效，雨水易渗透进腐蚀钢桥面板，减少桥梁整体结构寿命和耐久性能，同时铺装层间脱空影响行车舒适性和安全性。

正交异性钢桥面板铺装结构层间粘结状态与钢桥面板及铺装结构长期使用性能息息相关。针对钢桥面铺装结构层间脱空监测，一般采取人工取样检测等评估手段，效率低且评估面有限，同时钻心取样时对钢桥面板存在安全隐患，由于铺装结构具有一定厚度，利用多功能红外检测车并不能有效检测钢桥面铺装层间脱空情况。随着大跨径钢箱梁桥不断增加，迫切需要一种准确、有效的检测技术，来实现对钢桥面铺装实时跟踪观测，达到有效管理养护目的。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种钢桥面铺装层间粘结状态监测系统及脱空检测方法，使其更具有实用性。

发明内容

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种钢桥面铺装层间粘结状态监测系统，包括：

层间传感器，所述层间传感器设置在防水粘结层中，且固定于钢桥面板上端，所述层间传感器中设置有光纤，所述光纤在所述层间传感器中设置有三段式光栅；

解调器，所述解调器固定设置在钢路缘侧，所述解调器与所述层间传感器通过所述光纤传输信号，所述解调器对光栅波长偏移进行监测，并计算层间脱空大小。

进一步地，所述层间传感器包括：

传感器夹片，所述传感器夹片包括两端支承部和中部上承部，所述传感器夹片为中空结构，两端所述支承部固定于钢桥面板上，所述光纤穿过所述传感器夹片，且分别在所述支承部和所述上承部为三段式所述光栅；

化学填充剂，所述化学填充剂设置在所述传感器夹片内，对所述光纤进行固定及保护。

进一步地，所述光纤在所述支承部和所述上承部之间转角角度α为330°～360°。

进一步地，所述化学填充剂为双组份环氧树脂，包括：环氧树脂60～80份、多元胺类固化剂15～20份、聚酰胺热塑增韧剂4～10份、聚乙烯醇水性粘合剂2～6份、氯丙烷活性稀释剂1～5份。

本发明还包括一种钢桥面铺装层间粘结状态脱空检测方法，包括如下步骤：

步骤一：检测三段光栅的初始波长和当前波长，计算偏移量；

步骤二：建立车辆动载作用下钢桥面板挠度变形曲线微分方程，并构建钢桥面板挠度变形曲线函数；

步骤三：将三段光栅的偏移量分别带入钢桥面板挠度变形曲线函数，得到对应的挠度值w₁、w₂和w₃；