[发明专利]基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统

说明书

本发明公开了一种基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统，将应变光纤和松套管温度光纤粘帖在锚固钢筋表面植入到纵连轨道板中，OFDR数据采集单元测量锚固钢筋的长度方向应变评价植筋锚固性能。本发明监测系统可以获取锚固钢筋在支撑层、轨道板等位置的连续应变信息，适用于轨道板上拱和轨道板与支撑层的离缝监测。

技术领域

本发明属于高速铁路轨道安全监测领域，具体涉及一种基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统。

背景技术

截止到2020年底，我高速铁路运营里程超过3.5万公里，占据全世界三分之二以上，已成为推动国家经济发展最为重要的基础设施之一。轨道结构是铁路系统重要的组成部分，其平顺性是评价列车特别是高速列车安全运营的重要指标。

无砟轨道采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，避免了道砟飞溅，具有平顺性好、稳定性好、使用寿命、耐久性好和维修工作少等优点，是当今世界先进的轨道技术，可确保列车运行时速350千米以上安全运营。纵连轨道是目前应用最为广泛的无砟轨道，与单元式轨道相比，纵连轨道减少了结构自由边薄弱环节，具有更高的整体性。在高温以及高频振动疲劳荷载作用下，纵连轨道的轨道板易发生上拱，不利于高速列车平顺性行驶，存在一定的运营灾害风险。为整治和防止轨道板上拱，植筋锚固是当前最为有效的方法之一。植筋锚固主要施工过程是在轨道板和支撑层上钻孔，并将钢筋植入到支撑层并注入砂浆。植筋改变了轨道板原有的受力和传力形式，且在钻孔位置形成了不同的界面，在高频振动和温度作用下，植筋锚固效果缺乏有效的评价方式。因此有必要为无砟轨道纵连轨道板植筋锚固性能提供一套监测系统。

发明内容

本发明针对无砟轨道纵连轨道板植筋锚固性能评价问题，提出了一种基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统。

本发明的技术方案为：基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统，包括锚固钢筋1、应变光纤2、松套管温度光纤3、传输跳线4，OFDR数据采集单元5、植筋锚固性能评价单元6，其特征在于：应变光纤2和松套管温度光纤3串联后粘帖在锚固钢筋1上并在纵连轨道板钻孔位置处植入，应变光纤2和松套管温度光纤3通过传输跳线4接入OFDR数据采集单元5，OFDR数据采集单元5将应变和温度信息传输至植筋锚固性能评价单元6进行纵联轨道板植筋锚固性能评价。

锚固钢筋1表面对称位置开两条深度和宽度均为1mm的槽，槽的长度等于锚固钢筋1的长度。

应变光纤2和松套管温度光纤3串联并用环氧树脂胶对称粘帖到锚固钢筋1的两条槽中。

所述的应变光纤2以及松套管温度光纤中的光纤为抗弯曲单模光纤，最小弯曲半径5mm。

所述的粘帖应变光纤2和松套管温度光纤3后的锚固钢筋1在钻孔位置插入到纵连轨道板的支撑层并注砂浆。

OFDR数据采集单元5通过传输跳线4连接应变光纤2，并将应变光纤2感知的应变数据和松套管温度光纤3感知的温度数据传输到植筋锚固性能评价单元6。

所述的OFDR数据采集单元5为商业化OFDR解调仪器。

植筋锚固性能评价单元6基于温度数据剔除耦合到应变数据中的温度信息，基于提出温度信息的应变数据时程分析及应变突变点识别开展植筋锚固性能评价。

本发明的效果和益处是基于粘帖在钢筋上的应变和温度光纤，OFDR可以连续测量钢筋长度方向的应力应变，空间分辨率可达到毫米级别，基于钢筋连续应变分析，可以有效评估高温荷载和高频振动荷载作用下纵连轨道板的植筋锚固效果，可实现轨道板与支撑板离缝和上拱灾害监测。

附图说明

图1为本发明的基于OFDR的纵连轨道板植筋锚固性能监测系统的结构示意图；

图2为本发明的光纤在锚固钢筋上的布设结构示意图。