【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及预制小箱梁起拱度测量和裂缝识别，具体涉及一种基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法。
技术介绍
1、在预应力作用下，预制小箱梁的梁面往往会出现较大的起拱变形。过大的起拱度可能导致梁体纵向高差增大，当同一孔的几片箱梁上的拱值相差较大时，不仅会导致梁体表面横向不平整，引起桥梁桥面铺装层厚度不均匀、过薄等问题，还容易引起梁面受拉而产生裂缝，从而影响桥梁后期运营阶段的整体受力、耐久性、行车舒适性等。当前，预制小箱梁起拱度问题引起了广泛关注，监测和检测预制小箱梁的起拱度和裂缝已成为桥梁工程的一项重要任务。
2、目前对预制小箱梁起拱度和裂缝的测量主要依赖人工检测方法。对于起拱度的测量，通常在张拉前使用钢板尺测量梁体中间位置的高度，张拉结束后再次测量同样位置的高度，两次测量值之差即为梁体的起拱度。裂缝的检测主要依赖于定期巡检。然而，这些方法存在局限性，人工检测需要大量人力资源，且只能测量和记录起拱度在一个点位的瞬时变化，无法追踪起拱度随时间变化的趋势，也无法了解裂缝在箱梁关键区域的发展情况。
3、长标距应变传感器利用光纤材料的光敏特性，通过紫外线侧写入技术将特定光谱写入光芯形成相应光栅，以实现传播某种特定波的目的。这种传感器具有耐腐蚀、易传输、低损耗、易组网、易布设和实时监测等优点，因此在结构监测和智能监测中得到广泛应用。然而，在国内外的检索中，尚未发现基于长标距应变传感器来研究预制小箱梁起拱度和裂缝测量的相关专利和文献。鉴此背景，我们研究了一种基于长标距应变传感器的测量方法，具有高测量精度、
技术实现思路
1、针对上述存在的问题及为了达到上述的目的，本专利技术提供一种基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，从长标距应变与位移的基本定义出发，通过建立两者之间的内在关系；基于长标距应变测量，实现精准测量、实时监测预制小箱梁起拱度和裂缝的目的。具体技术方案如下：
2、一种基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，该方法通过分布式应变传感系统实现；所述分布式应变传感系统包括若干个长标距应变传感器、一信号解调设备和一信号采集与分析设备；所述若干个长标距应变传感器沿纵向粘贴在待测预制小箱梁的梁顶板上，并通过传感光纤依次首尾串联，用于检测待测预制小箱梁的拱起变形信号；所述信号解调设备实时读取的长标距应变传感器检测到的待测预制小箱梁顶板变形信号并解调为波长数据；所述信号采集与分析设备实时采集信号解调设备解调的波长数据，再将采集到的波长数据计算转换为应变数据，并分析该应变数据，确定预制小箱梁的起拱度，实现实时监测预制小箱梁起拱度和裂缝的发生及发展情况。
3、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，具体包括如下步骤：
4、1)将若干个长标距应变传感器通过传感光纤依次首尾串联，并布设安装在预制小箱梁的梁顶板上；
5、2)通过信号解调设备获取长标距应变传感器所感应到的时域信号，并将信号解调为波长数据；
6、3)采用信号采集与分析设备实时采集解调后的波长数据，经计算转换为长标距应变数据；
7、4)基于共轭梁理论，建立预制小箱梁长标距应变与起拱度之间的力学关系，由步骤3)中的长标距应变数据，计算确定预制小箱梁的起拱度；
8、5)利用长标距应变数据实时监测预制小箱梁监测裂缝的发生和发展。
9、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4)中，所述基于共轭梁理论，建立预制小箱梁长标距应变与起拱度之间的力学关系，具体包括如下子步骤：
10、4-1)基于共轭梁原理，获得预制小箱梁共轭梁的抗弯刚度，基于该抗弯刚度计算预制小箱梁共轭梁x截面处的荷载；
11、4-2)将预制小箱梁共轭梁x截面处荷载两次积分，得到预制小箱梁共轭梁的弯矩分布；
12、4-3)将预制小箱梁的弯矩分布再进行两次积分，得到预制小箱梁的上拱变形微分方程；
13、4-4)将预制小箱梁共轭梁弯矩分布和其共轭梁荷载分布关系代入预制小箱梁的上拱变形微分方程，得到预制小箱梁上拱变形的计算公式；
14、4-5)限定共轭梁的边界条件，使预制小箱梁的上拱度等于其共轭梁的弯矩，从而将预制小箱梁上拱度计算问题转换为计算预制小箱梁共轭梁的弯矩；
15、4-6)根据预制小箱梁任意截面处的荷载与弯矩及抗弯刚度的关系，及预制小箱梁截面处的荷载与弯曲应变关系，获得预制小箱梁共轭梁的弯矩与其弯曲应变关系，从而获得预制小箱梁的起拱度与信号采集与分析设备采集的长标距应变数据的关系。
16、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4-1)中，所述预制小箱梁截面处的荷载集度计算式如下：
17、
18、式中：
19、q(x)为预制小箱梁共轭梁在截面处的荷载集度；
20、“-”表示该参数属于共轭梁；
21、x取值为变量，代表预制小箱梁沿梁长任意位置；
22、m(x)为预制小箱梁弯矩；
23、ei为预制小箱梁的抗弯刚度。
24、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4-2)中，所述共轭梁的弯矩分布公式为：
25、
26、式中：
27、为预制小箱梁共轭梁在任意位置x处截面上的弯矩；
28、为预制小箱梁共轭梁在任意位置坐标原点位置处的剪力；
29、为预制小箱梁共轭梁在在任意位置坐标原点位置处的弯矩。
30、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4-3)中，所述预制小箱梁的上拱变形微分方程为：
31、
32、式中：
33、eiy(x)为预制小箱梁的上拱变形；
34、ei为预制小箱梁的抗弯刚度矩；
35、θ0为预制小箱梁在0位置处的转角矩；
36、y0为坐标原点位置处的挠度。
37、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4-4)中，所述预制小箱梁上拱变形的计算公式为：
38、
39、式中：
40、y(x)为预制小箱梁在x截面位置处的上拱变形数值；
41、为预制小箱梁共轭梁在x截面处的荷载集度；
42、为预制小箱梁共轭梁在坐标原点位置处的剪力；
43、y0为坐标原点位置处的挠度。
44、前述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，步骤4-6)中，所述预制小箱梁的起拱度与信号采集与分析设备采集的应变数据的关系为：
45、
46、式中：
47、m(x)为预制小箱梁弯矩；
48、ei为预制小箱梁的抗弯刚度；
49、ε(x)为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：该方法通过分布式应变传感系统实现；
2.根据权利要求1所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：该方具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4)中，所述基于共轭梁理论，建立预制小箱梁长标距应变与起拱度之间的力学关系，具体包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-1)中，所述预制小箱梁截面处的荷载集度计算式如下：
5.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-2)中，所述共轭梁的弯矩分布公式为：
6.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-3)中，所述预制小箱梁的上拱变形微分方程为：
7.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：
8.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-6)中，所述预制小箱梁的起拱度与信号采集与分析设备采集的应变数据的关系为：
9.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-5)中，在预制小箱梁的弯矩分布无法测量的情况下，用共轭梁法计算预制小箱梁的起拱变形。
10.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：预制小箱梁为简支梁时，其起拱度的计算方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：该方法通过分布式应变传感系统实现；
2.根据权利要求1所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：该方具体包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4)中，所述基于共轭梁理论，建立预制小箱梁长标距应变与起拱度之间的力学关系，具体包括如下子步骤：
4.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-1)中，所述预制小箱梁截面处的荷载集度计算式如下：
5.根据权利要求3所述的基于长标距应变传感的预制小箱梁起拱度和裂缝监测方法，其特征在于：步骤4-2)中，所述共轭梁的弯矩分布公式为：
6.根据权利要求3所述的基于长标距...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪英维，聂新立，陈坤，周珍伟，盛明强，李坊森，王轲，黄继臻，刘静，高佳星，张佳亮，黄成杰，
申请(专利权)人：南昌工学院，
类型：发明
国别省市：
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