基于光纤传感的板式支座、监测系统及安装、监测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115266076A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202211170374.9E01D19/04(2006.01)(22)申请日2022.09.26(71)申请人中交第一公路勘察设计研究院有限公司地址710075陕西省西安市高新区科技二路63号(72)发明人富志鹏朱宏平胡博赵力国李震袁勇(74)专利代理机构四川力久律师事务所51221专利代理师刘雪莲(51)Int.Cl.G01M13/00(2019.01)G01L1/24(2006.01)G01L5/00(2006.01)G01B11/16(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称基于光纤传感的板式支座、监测系统及安装、监测方法(57)摘要本发明公开了基于光纤传感的板式支座、监测系统及安装、监测方法，应用于桥梁支座力学响应监测技术领域，基于光纤传感的板式支座包括板式支座和分布式应变传感光纤，分布式应变传感光纤围绕板式支座侧面布设；监测系统包括板式支座、信号传输光纤和光纤信号分析装置，各板式支座的分布式应变传感光纤通过信号传输光纤串接，形成组网的系统；安装方法能够将监测系统和桥梁施工结合起来，将多板式支座串接到一起组网；监测方法能够提取不同位置支座的应变数据，能够对复杂受力状态进行监测和分析，有助于了解桥梁支座的健康状况，便于支座的异常状况进行评估；该方案方便实时在线对板式支座进行监测，及时发现支座的异常，实时了解支座健康状况。CN115266076ACN115266076A权利要求书1/2页1.基于光纤传感的板式支座，其特征在于，包括板式支座（1）和分布式应变传感光纤（2），一根所述分布式应变传感光纤（2）围绕所述板式支座（1）侧面一周布设，且所述分布式应变传感光纤（2）的首尾两端用于对外连接，所述分布式应变传感光纤（2）包括单元段，多段所述单元段在所述板式支座（1）的各侧面上周期性连续布设；所述单元段包括竖向段和斜向段，在所述板式支座（1）的侧面上，所述竖向段和所述斜向段之间的夹角为锐角，所述斜向段的两端分别与相邻单元段的竖向段连接形成“N”字形。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，所述竖向段和所述斜向段之间的夹角为45°。3.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，所述分布式应变传感光纤（2）布设形成的各弯曲处采用圆弧倒角平缓过度。4.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，在所述板式支座（1）的侧面上，所述单元段与所述板式支座（1）的侧面各边缘之间具有间隔。5.基于光纤传感的监测系统，其特征在于，采用权利要求1‑4任一所述的板式支座，监测系统包括若干个所述板式支座、信号传输光纤（3）和光纤信号分析装置（4），各所述板式支座之间通过信号传输光纤（3）串接，所述光纤信号分析装置（4）与所述信号传输光纤（3）连接。6.根据权利要求5所述的基于光纤传感的监测系统，其特征在于，还包括应变监测点，所述应变监测点位于所述竖向段的中部和所述斜向段的端部。7.根据权利要求6所述的基于光纤传感的监测系统，其特征在于，位于所述斜向段的端部的应变监测点，用于测量竖向和斜向两个方向的应变；位于所述竖向段的中部的应变监测点，用于测量竖向方向的应变。8.基于光纤传感的监测系统的安装方法，其特征在于，采用权利要求1‑4任一所述的基于光纤传感的板式支座，所述板式支座用于桥梁施工，监测系统在成桥后安装，安装方法包括以下步骤：A1、采用信号传输光纤（3）将各板式支座的分布式应变传感光纤（2）串接起来；A2、将光纤信号分析装置（4）接入信号传输光纤（3），各板式支座的分布式应变传感光纤（2）、信号传输光纤（3）和光纤信号分析装置（4）形成回路。9.基于光纤传感的监测系统的监测方法，其特征在于，采用权利要求6所述的基于光纤传感的监测系统，监测方法包括以下步骤：B1、通过光纤信号分析装置（4）对应变监测点进行测量，得到各应变监测点的应力应变数值；B2、根据材料力学基本理论建立公式，并计算正应力σy、剪切应变γxy和剪切应力τxy，建立的公式为：σy=Eε90°γxy=ε0°+ε90°‑2ε45°τxy=Gγxy其中，ε0°为监测点处x正半轴方向的应变值，为0，ε45°为监测点处斜向45°的应变值，ε90°为监测点处竖直方向的应变值；B3、统计所有监测点处的正应力σy、剪切应变γxy和剪切应力τxy，按照平截面假定，拟合2CN115266076A权利要求书2/2页得到正应力σy和剪切应变γxy在水平截面x‑z内的分布函数σy（x,z）、γxy（x,z）和τxy（x,z）。10.根据权利要求9所述的基于光纤传感的监测系统的监测方法，其特征在于，还包括步骤