适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置及安装方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置及安装方法，传感器固定夹具在悬臂螺杆的牵引下与待测混凝土板发生协同变形，传感器获取待测混凝土板变形的应变信号，实现对待测混凝土板内部状况的监测，采用该固定装置，可避免路面铺筑施工对传感器的直接破坏，提高传感器存活率，延长传感器使用寿命；安装和更换传感器时，简便易行，省时省力，可模块化生产使用；并可消除传感器埋设对待测路面结构的影响，提高传感器监测结果的准确性，对提高路面铺装结构内部监测技术水平具有重要的实际工程意义。

【技术实现步骤摘要】
适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置及安装方法
本专利技术涉及一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置及安装方法，属于路面铺装结构内部监测领域。
技术介绍
水泥混凝土路面结构在外部荷载作用下会产生复杂的应力应变响应，结构内的实际应力、应变等信息是构建设计方法、确定设计参数、进行结构评价和缺陷诊断的重要依据，同时水泥路面的破坏与结构内部的应力应变响应是密不可分的，因此，为了准确掌握水泥混凝土路面结构的健康状况水平，需要深入了解路面结构内的应力应变状况。目前，传统的路面结构内部检测主要是依靠专业检测仪器进行扫荡式检查，这种方式对人员专业水平要求高，巡检速度慢，空窗期大，难以达为道路保驾护航的目的。此外，基于有限元法等数值模拟手段也可获取结构内部应力应变状况，但虚拟试验难以完全再现真实道路复杂的运行环境，因此模拟分析结果与道路结构内部真实的应力分布状况依然存在较大差异。而随着电工电子技术的发展，传感器测量技术越来越多的应用于工程测量领域，其中应力应变传感器最初应用于桥梁和大坝的长期性能监测，自上世纪80年代，美国SHRP计划开始，越来越多的试验人员将传感器测量技术应用于道路力学响应或长期性能监测，且表现出良好的使用效果。因此在道面内埋入各类应变计等传感器是目前获取内部状态信息最为直接、有效和准确的手段。应用基于微传感的内埋式实时监测手段，通过在路面内部埋设应力、应变传感器，对移动荷载作用下的路面结构内复杂应力状态进行实时监测，不仅可获取道路结构内部真实的应力分布状况，还可以提供对道面健康状况的连续不间断监测。这一技术在高速公路、桥梁大坝、民航机场等领域都具有较广的应用前景。埋入式传感器是专为结构内部状态检测而设计的器件，可分为感知元件、封装结构和信号传输线缆三部分。以应变计为例，感知元件可以是电阻应变片、光纤光栅、钢弦等，本身较为脆弱，容易在施工中受损，也无法适应混凝土内部环境，因此需要通过套管、包裹、强固等封装方法进行固定、保护；根据国内外加速加载项目中的使用经验，埋入式传感器容易出现死亡、数据波动和数据异于预测值等损伤形式，反映在施工过程中则是传感器受到混凝土浇筑的影响，导致线缆、封装结构破坏或是安装位置、朝向变动。无论采用怎样的封装形式和安装方法，传感器的施工精度要求都高于道面施工，尽管通过特定的浇筑工艺、材料可保证传感器安装质量，然而以传感器使用性能和存活率为目标的浇筑施工，无论在材料、工艺、施工时间上都作出了较大让步，并且对于施工场地、设备、人员提出了较高要求，使经济性、可操作性、可推广性受到限制，因此，传感器安装要求和道面施工质量控制上存在冲突。另一方面，道面浇筑普遍采用机械化作业方式而不利于传感器安装。传感器往往为空间分布并且在接缝等关键位置密集布设。由于空间狭小、工作量大，因此需要较长的安装时间，这对于道面浇筑进度影响极大，两者在施工进度控制上也存在冲突；再者目前采用的内埋方式多采用封装处理，对原路面自然结构状况产生了一定的影响，因此影响测试结果的准确性。最重要的是，由于传感器存在寿命限制，其工作寿命远低于道路使用寿命，因此实际工程中需面临频繁的传感器更换难题，现有的破除路面结构重新布设传感器的手段无疑对路面会造成难以修复的损伤，因此，研究如何实现内埋式传感器的自由更换，决定着传感器监测技术的推广应用。综上，尽管内埋式传感器监测手段具有常规检测技术无法企及的优点，但目前尚未实现传感器在实际工况下的大规模安装使用，实际工程应用中还需解决埋人式传感器与道面协同工作的关键技术问题，研究合理可靠的传感器内埋和支护方式，将传感器安装与道面浇筑工艺相融合，确保传感器布设高存活率和使用过程持久可靠，从而形成一套安全、规范的传感器施工工法。
技术实现思路
本专利技术提供一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置及安装方法，不仅结构简单，易于实现，可模块化生产，而且可以提高对水泥路面铺装结构内部监测的水平。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，包括待测混凝土板以及用于检测待测混凝土板的传感器，其安装在固定装置本体内，固定装置本体嵌进固定装置混凝土板内，固定装置本体包括保护箱体、内侧基板、传感器固定夹具和悬臂螺杆，在保护箱体对称的两个外侧壁上分别安装箱体固定栓，箱体固定栓将保护箱体固定安装在固定装置混凝土板上；保护箱体紧贴待测混凝土板的一侧为内侧基板，还包括两个对称设置的悬臂螺杆，在内侧基板上对称开设螺杆滑行空窗口，螺杆滑行空窗口与地面垂直开设，悬臂螺杆的一端穿过匹配的螺杆滑行空窗口嵌进待测混凝土板，悬臂螺杆的另一端为自由端，安装有传感器固定夹具，传感器安装在两个传感器固定夹具之间；传感器固定夹具在悬臂螺杆的牵引下与待测混凝土板发生协同变形，传感器获取待测混凝土板变形的应变信号，实现对待测混凝土板内部状况的监测；作为本专利技术的进一步优选，前述的传感器固定夹具包括传感器卡扣、伸缩杆、伸缩杆套管和弹簧，传感器卡扣的一端与伸缩杆的一端固定，传感器卡扣的另一端紧固传感器的一端；伸缩杆的一端通过螺纹接头与传感器卡扣的一端固定，伸缩杆的另一端为伸缩杆扩大端，伸缩杆套管套设在伸缩杆上，伸缩杆套管同时与悬臂螺杆的自由端固定；弹簧同样套设在伸缩杆上，且弹簧位于伸缩杆扩大端与伸缩杆套管之间；在伸缩杆上表面开设凹槽，伸缩杆套管上安装定位螺钉，定位螺钉的端头嵌设在凹槽内，通过弹簧的拉伸实现伸缩杆相对伸缩杆套管的移动，定位螺钉实现伸缩杆相对于伸缩杆套管的定位固定；作为本专利技术的进一步优选，前述的传感器卡扣包括传感器卡扣底板、传感器卡扣前挡板以及传感器卡扣后挡板，传感器卡扣后挡板为矩形板体，其与螺纹接头固定连接，传感器卡扣前挡板呈双柱型设置；作为本专利技术的进一步优选，在传感器卡扣底板上对称开设螺栓孔，金属箍带呈弧形设置，其两端分别通过固定螺栓固定在螺栓孔内，传感器扩大端穿过传感器开口前挡板后嵌进金属箍带，实现对传感器的固定；作为本专利技术的进一步优选，悬臂螺杆的一端穿过匹配的螺杆滑行空窗口，螺杆滑行空窗口的剩余空间通过若干橡胶塞填塞；作为本专利技术的进一步优选，在保护箱体的顶部覆设箱体顶盖，箱体顶盖向四周延伸形成垂直地面的顶盖外沿，在顶盖外沿与保护箱体之间粘结密封橡胶层；作为本专利技术的进一步优选，悬臂螺杆的自由端穿过内侧基板与伸缩杆套管固定连接，悬臂螺杆的自由端与内侧基板接触处安装夹紧基座以及夹紧螺母，其中夹紧基座位于保护箱体内侧，夹紧螺母位于保护箱体外侧；在内侧基板与待测混凝土板接触的侧壁上安装基板背部防粘层；一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置的安装方法，包括若干前述的固定装置本体，将固定装置本体的保护箱体、悬臂螺杆埋设在待监测点，选择匹配的传感器，其两端分别固定在对应的传感器卡扣内，对称传感器卡扣之间的距离通过弹簧调整伸缩杆套管在伸缩杆上的位置，位置选定后旋紧定位螺钉即可，导线与传感器连通；若干个固定装置本体通过导线连接构建形成监测组网；根据待测混凝土板的待测部位调整悬臂螺杆在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，包括待测混凝土板以及用于检测待测混凝土板的传感器，其安装在固定装置本体内，固定装置本体嵌进固定装置混凝土板内，其特征在于：/n固定装置本体包括保护箱体、内侧基板、传感器固定夹具和悬臂螺杆，在保护箱体对称的两个外侧壁上分别安装箱体固定栓，箱体固定栓将保护箱体固定安装在固定装置混凝土板上；保护箱体紧贴待测混凝土板的一侧为内侧基板，还包括两个对称设置的悬臂螺杆，在内侧基板上对称开设螺杆滑行空窗口，螺杆滑行空窗口与地面垂直开设，悬臂螺杆的一端穿过匹配的螺杆滑行空窗口嵌进待测混凝土板，悬臂螺杆的另一端为自由端，安装有传感器固定夹具，传感器安装在两个传感器固定夹具之间；/n传感器固定夹具在悬臂螺杆的牵引下与待测混凝土板发生协同变形，传感器获取待测混凝土板变形的应变信号，实现对待测混凝土板内部状况的监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，包括待测混凝土板以及用于检测待测混凝土板的传感器，其安装在固定装置本体内，固定装置本体嵌进固定装置混凝土板内，其特征在于：
固定装置本体包括保护箱体、内侧基板、传感器固定夹具和悬臂螺杆，在保护箱体对称的两个外侧壁上分别安装箱体固定栓，箱体固定栓将保护箱体固定安装在固定装置混凝土板上；保护箱体紧贴待测混凝土板的一侧为内侧基板，还包括两个对称设置的悬臂螺杆，在内侧基板上对称开设螺杆滑行空窗口，螺杆滑行空窗口与地面垂直开设，悬臂螺杆的一端穿过匹配的螺杆滑行空窗口嵌进待测混凝土板，悬臂螺杆的另一端为自由端，安装有传感器固定夹具，传感器安装在两个传感器固定夹具之间；
传感器固定夹具在悬臂螺杆的牵引下与待测混凝土板发生协同变形，传感器获取待测混凝土板变形的应变信号，实现对待测混凝土板内部状况的监测。


2.根据权利要求1所述的适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，其特征在于：前述的传感器固定夹具包括传感器卡扣、伸缩杆、伸缩杆套管和弹簧，传感器卡扣的一端与伸缩杆的一端固定，传感器卡扣的另一端紧固传感器的一端；
伸缩杆的一端通过螺纹接头与传感器卡扣的一端固定，伸缩杆的另一端为伸缩杆扩大端，伸缩杆套管套设在伸缩杆上，伸缩杆套管同时与悬臂螺杆的自由端固定；弹簧同样套设在伸缩杆上，且弹簧位于伸缩杆扩大端与伸缩杆套管之间；
在伸缩杆上表面开设凹槽，伸缩杆套管上安装定位螺钉，定位螺钉的端头嵌设在凹槽内，通过弹簧的拉伸实现伸缩杆相对伸缩杆套管的移动，定位螺钉实现伸缩杆相对于伸缩杆套管的定位固定。


3.根据权利要求2所述的适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，其特征在于：前述的传感器卡扣包括传感器卡扣底板、传感器卡扣前挡板以及传感器卡扣后挡板，传感器卡扣后挡板为矩形板体，其与螺纹接头固定连接，传感器卡扣前挡板呈双柱型设置。


4.根据权利要求3所述的适用于水泥混凝土路面内埋传感器的固定装置，其特征在于：在传感器卡扣底板上对称开设螺栓孔，金属箍带呈弧形设置，其两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侨，赵晓康，虞建飞，顾兴宇，陈雪琴，王翔，刘佳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32