一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，包括双块式钢管混凝土轨枕和光纤光栅传感系统；所述双块式钢管混凝土轨枕包括分设于横向两侧的第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块，两者之间设有至少一个管道混凝土结构，以连接两侧的轨枕混凝土块；所述光纤光栅传感系统包括贯穿于第一轨枕混凝土块，管道混凝土结构、以及第二轨枕混凝土块的传感光缆，该传感光缆上串联若干个FBG应变传感器和若干个FBG温度传感器；所述FBG应变传感器和FBG温度传感器分设于第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内。本实用新型专利技术可直接获得轨枕内部应变和温度响应，测量准确，施工方便，耐久性强。耐久性强。耐久性强。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构


[0001]本技术属于轨道交通工程监测
，具体涉及一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构。

技术介绍

[0002]铁路是一种安全、便捷和经济的交通运输方式，是驱动经济增长的重要交通基础设施。近几十年来，我国铁路基础设施建设快速发展，并继续保持扩张和增长的趋势。随着对铁路运输需求的增加，列车的速度和轴重也不断攀升，导致铁路基础设施负担沉重，威胁长期服役安全。因此，有必要对铁路系统的主要结构组件(钢轨、扣件和轨枕等)进行长期持续监测。
[0003]现有的铁路系统监测方式一般可分为：表面接触式监测和非接触式监测。其中表面接触式监测是将各类型传感器固定于待监测结构外表面，对结构外表面的变形和振动等进行监测，由于传感器暴露，因此存在因环境因素造成传感器失效或损坏的风险；非接触式监测是通过视频和图像等非接触技术进行结构监测，其工作性能受天气和光照条件影响较大，因此测量精度难以保证，且可用时间有限。此外，目前的监测方式中，不管是表面接触式监测，还是非接触式监测，都是针对结构表面的监测，无法直接获得结构内部应力应变情况。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本技术提供了一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，通过埋入钢管混凝土轨枕中的光纤光栅传感系统，形成具有应变和温度响应自感知能力和高耐久性的钢管混凝土轨枕结构，可直接获得轨枕内部应变和温度
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响应，测量准确，施工方便，耐久性强。
[0005]为实现上述目的，本技术提供一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，包括双块式钢管混凝土轨枕和光纤光栅传感系统；
[0006]所述双块式钢管混凝土轨枕包括分设于横向两侧的第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块，两者之间设有至少一个管道混凝土结构，以连接两侧的轨枕混凝土块；
[0007]所述光纤光栅传感系统包括贯穿于第一轨枕混凝土块，管道混凝土结构、以及第二轨枕混凝土块的传感光缆，该传感光缆上串联若干个FBG应变传感器和若干个FBG温度传感器；所述FBG应变传感器和FBG温度传感器分设于第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内。
[0008]作为本技术的进一步改进，所述第一轨枕混凝土块或第二轨枕混凝土块侧面设置光纤进出口，所述传感光缆通过该光纤进出口进入和引出。
[0009]作为本技术的进一步改进，所述FBG温度传感器包括FBG应变传感器和外部套筒，所述套筒的间隙内灌注有导热液体。
[0010]作为本技术的进一步改进，所述FBG应变传感器设于轨道作用点下方轨枕内
高应变区域，所述FBG温度传感器设于轨枕内低应变区域。
[0011]作为本技术的进一步改进，所述FBG温度传感器与FBG应变传感器的设置位置与轨枕块上表面之间的距离相同。
[0012]作为本技术的进一步改进，所述第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内分别至少设有一个FBG应变传感器和一个FBG温度传感器。
[0013]作为本技术的进一步改进，所述第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内分别设有一个FBG温度传感器，且对称布置。
[0014]作为本技术的进一步改进，所述第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内分别设有两个FBG应变传感器，且对称布置。
[0015]作为本技术的进一步改进，所述第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内均设有钢筋网片或箍筋。
[0016]作为本技术的进一步改进，所述管道混凝土结构包括两个或三个，对应的空心钢管为两根或三根，所述传感光缆从其中一个空心钢管中穿过。
[0017]总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0018](1)本技术将光纤光栅传感系统布置于钢管混凝土结构内部，充分利用钢管混凝土轨枕的结构特点，将空心钢管作为光纤通道，使得在轨枕浇筑完成之后，光纤传感系统不外露，保证了传感系统在轨枕存储、运输及服役过程中的安全。且传感器材料性能稳定，不受混凝土水化过程中复杂的化学反应环境影响，具有很高耐久性。通过埋入钢管混凝土轨枕中的光纤光栅传感系统，形成具有应变和温度响应自感知能力和高耐久性的钢管混凝土轨枕结构，可直接获得轨枕内部应变和温度响应，测量准确，施工方便，耐久性强。
[0019](2)本技术将光纤光栅传感系统布置于轨枕块的内部钢筋网片或箍筋上，并用扎带进行固定，由于传感系统几何外形纤细，易于布设，对轨枕整体强度影响较小，无需改变轨枕块原有的布筋方式，具有良好的可施工性。
[0020](3)本技术将光纤光栅传感系统的首端和尾端从同一光纤出口引出，光纤系统的首端和尾端均可用于测量轨枕内部应变及温度状态，从而使得在内部光纤发生损坏时，从两端进行测量以获得更多传感器监测信息。
[0021](4)本技术在两侧轨枕块内分别布置的FBG温度传感器，能够分别为各轨枕块内的FBG应变传感器提供温度补偿，提高应变监测精度。
附图说明
[0022]图1为本技术实施例采用两根管道混凝土连接的轨枕及内部传感光纤布置图；
[0023]图2为本技术实施例图1的俯视图；
[0024]图3为本技术实施例图1的侧面剖视图；
[0025]图4为本技术实施例采用三根管道混凝土连接的轨枕及内部传感光纤布置图；
[0026]图5为本技术实施例图4的俯视图；
[0027]图6为本技术实施例图4的侧面剖视图；
[0028]图7为本技术实施例涉及的温度传感器结构示意图。
[0029]在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1
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轨道、2
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FBG温度传感器、3
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FBG应变传感器、4
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钢筋网片或箍筋、5
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轨枕混凝土块、6
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管道混凝土结构、7
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传感光缆、8
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光纤进出口；201
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FBG应变传感器、202
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外部套筒、203
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导热液体。
具体实施方式
[0030]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0031]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，其特征在于，包括双块式钢管混凝土轨枕和光纤光栅传感系统；所述双块式钢管混凝土轨枕包括分设于横向两侧的第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块，两者之间设有至少一个管道混凝土结构，以连接两侧的轨枕混凝土块；所述光纤光栅传感系统包括贯穿于第一轨枕混凝土块，管道混凝土结构、以及第二轨枕混凝土块的传感光缆，该传感光缆上串联有若干个FBG应变传感器和若干个FBG温度传感器；所述FBG应变传感器和FBG温度传感器分设于第一轨枕混凝土块和第二轨枕混凝土块内。2.根据权利要求1所述的适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，其特征在于，所述第一轨枕混凝土块或第二轨枕混凝土块侧面设置光纤进出口，所述传感光缆通过该光纤进出口进入和引出。3.根据权利要求1所述的适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，其特征在于，所述FBG温度传感器包括FBG应变传感器和外部套筒，所述套筒的间隙内灌注有导热液体。4.根据权利要求1所述的适用于无砟轨道的自感知钢管混凝土轨枕结构，其特征在于，所述FBG应变传感器设于轨道作用点下方轨枕内高应变区域，所述FBG温度传感器设于轨枕内低应变区域。5.根据权利要求1所述的适...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立，陈家辉，张超永，朱彬，李秋义，张政，林超，张世杰，叶松，谭诗宇，徐鹏，娄会彬，魏高恒，易正红，庄园，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：