机敏网传感器及其在桥梁裂缝监测中的应用
加入技术交流群
1．3 构造设计
因为金属漆包线具有良好的延展性，并且绝缘性能好，自身电阻小，导电性能优良，有利于确保电信号传输的稳定性，经过反复实验，确定了采用漆包线作为机敏网的传感材料。另外，考虑到机敏网要便于结构集成和运输过程中的安全，因此在设计机敏网时，选择自粘性透明哑膜作为基体材料，将导电漆包线布设成网络阵列粘附于哑膜上制作成机敏布，如图3所示。
在混凝土结构表面集成机敏网时，用特殊工艺将哑膜去除，最后只留下预制在基体材料上的机敏网阵列粘附于混凝土结构表面。这样，机敏网阵列好比遍布于生物体全身的神经脉络，紧紧粘贴于结构体表面，用于实时感应结构体表面出现的裂缝。为实时采集机敏网通断信号，设计了中间处理器对机敏网的每条漆包线进行逐一循环检测。中间处理器主要由六大部分组成：微处理器，多路选择器，总线驱动器，485总线驱动器、防雷击器件和开关电源模块，如图4所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/159330.htm
2裂缝宽度监测研究
2．1 实验研究
考虑到机敏网所使用的导电漆包线具有良好的延展性，不同线径的漆包线随着裂缝的发生而断裂，监测到的裂缝开裂宽度是一定的，对应着一定的宽度测量范围。因此在现有的机敏网上布设不同线径的漆包线，根据其断裂情况，就可以对裂缝宽度大小进行判断。基于这种研究思路，利用WE-1000液压式万能试验机和小型钢筋混凝土试件，设计了三点弯曲实验(见图5)。在试件受压出现裂缝时，通过裂缝观测仪(型号：SW-LW-101)可以直观地检测出试件表面的裂缝发生发展情况，并且测量出机敏网断裂时对应裂缝宽度。
2．2 实验数据及分析
在裂缝宽度监测实验中，先后针对线径为0．05 mm，0．08 mm．0．1 mm和0．13 mm的漆包线分别进行了研究，获得了大量有用的宽度监测数据，如表1所示。
由实验数据可知，直径为0．05 mm的漆包线对裂缝宽度的监测最为敏感，非常细小的裂缝(0．02 mm)即可引起这种型号漆包线的断裂，因此0．05 mm的漆包线适合于监测初始裂缝的发生情况。另一方面，线径为0．13 mm的漆包线由于延展性较强，一般的细小裂缝并不能够使其断裂，通常是裂缝发展到一定程度(0．2 mm以上)，这种型号的漆包线才会被裂缝绷断。采用统计学的方法，掌握了各种漆包线开裂与裂缝宽度的对应关系，只需要将不同线径的漆包线布设计于机敏网当中，即可对结构裂缝的开裂宽度进行判断。
3 工程应用
3．1 工程概况
马桑溪长江大桥是重庆市外环高速公路的一座重要公路桥梁，全长1 104．23 m，主跨长360 m，桥面宽度为30．6 m，分为独立的左右两幅桥。主桥上部结构为179 m+360 m+179 m的三跨预应力钢筋混凝土双塔双索面斜拉桥，如图6所示。
2008年，在对该桥进行人工定期检测过程中，发现两座索塔内外表面存在较为明显的裂缝，以竖向裂缝为主，随后便进行了维修加固处理。由于索塔结构内外表面区域人力均难以触及，进行人工检测极为不便，为及时掌握索塔的结构健康状态，采用改进后的机敏网传感器，建立一套专门的裂缝监测系统安装在主桥的两座索塔上，进行长期远程在线监测。
评论