機敏網(wǎng)傳感器及其在橋梁裂縫監(jiān)測中的應(yīng)用
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1．3 構(gòu)造設(shè)計
因為金屬漆包線具有良好的延展性，并且絕緣性能好，自身電阻小，導(dǎo)電性能優(yōu)良，有利于確保電信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，經(jīng)過反復(fù)實驗，確定了采用漆包線作為機敏網(wǎng)的傳感材料。另外，考慮到機敏網(wǎng)要便于結(jié)構(gòu)集成和運輸過程中的安全，因此在設(shè)計機敏網(wǎng)時，選擇自粘性透明啞膜作為基體材料，將導(dǎo)電漆包線布設(shè)成網(wǎng)絡(luò)陣列粘附于啞膜上制作成機敏布，如圖3所示。
在混凝土結(jié)構(gòu)表面集成機敏網(wǎng)時，用特殊工藝將啞膜去除，最后只留下預(yù)制在基體材料上的機敏網(wǎng)陣列粘附于混凝土結(jié)構(gòu)表面。這樣，機敏網(wǎng)陣列好比遍布于生物體全身的神經(jīng)脈絡(luò)，緊緊粘貼于結(jié)構(gòu)體表面，用于實時感應(yīng)結(jié)構(gòu)體表面出現(xiàn)的裂縫。為實時采集機敏網(wǎng)通斷信號，設(shè)計了中間處理器對機敏網(wǎng)的每條漆包線進行逐一循環(huán)檢測。中間處理器主要由六大部分組成：微處理器，多路選擇器，總線驅(qū)動器，485總線驅(qū)動器、防雷擊器件和開關(guān)電源模塊，如圖4所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/159330.htm
2 裂縫寬度監(jiān)測研究
2．1 實驗研究
考慮到機敏網(wǎng)所使用的導(dǎo)電漆包線具有良好的延展性，不同線徑的漆包線隨著裂縫的發(fā)生而斷裂，監(jiān)測到的裂縫開裂寬度是一定的，對應(yīng)著一定的寬度測量范圍。因此在現(xiàn)有的機敏網(wǎng)上布設(shè)不同線徑的漆包線，根據(jù)其斷裂情況，就可以對裂縫寬度大小進行判斷?；谶@種研究思路，利用WE-1000液壓式萬能試驗機和小型鋼筋混凝土試件，設(shè)計了三點彎曲實驗(見圖5)。在試件受壓出現(xiàn)裂縫時，通過裂縫觀測儀(型號：SW-LW-101)可以直觀地檢測出試件表面的裂縫發(fā)生發(fā)展情況，并且測量出機敏網(wǎng)斷裂時對應(yīng)裂縫寬度。
2．2 實驗數(shù)據(jù)及分析
在裂縫寬度監(jiān)測實驗中，先后針對線徑為0．05 mm，0．08 mm．0．1 mm和0．13 mm的漆包線分別進行了研究，獲得了大量有用的寬度監(jiān)測數(shù)據(jù)，如表1所示。
由實驗數(shù)據(jù)可知，直徑為0．05 mm的漆包線對裂縫寬度的監(jiān)測最為敏感，非常細(xì)小的裂縫(0．02 mm)即可引起這種型號漆包線的斷裂，因此0．05 mm的漆包線適合于監(jiān)測初始裂縫的發(fā)生情況。另一方面，線徑為0．13 mm的漆包線由于延展性較強，一般的細(xì)小裂縫并不能夠使其斷裂，通常是裂縫發(fā)展到一定程度(0．2 mm以上)，這種型號的漆包線才會被裂縫繃斷。采用統(tǒng)計學(xué)的方法，掌握了各種漆包線開裂與裂縫寬度的對應(yīng)關(guān)系，只需要將不同線徑的漆包線布設(shè)計于機敏網(wǎng)當(dāng)中，即可對結(jié)構(gòu)裂縫的開裂寬度進行判斷。
3 工程應(yīng)用
3．1 工程概況
馬桑溪長江大橋是重慶市外環(huán)高速公路的一座重要公路橋梁，全長1 104．23 m，主跨長360 m，橋面寬度為30．6 m，分為獨立的左右兩幅橋。主橋上部結(jié)構(gòu)為179 m+360 m+179 m的三跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土雙塔雙索面斜拉橋，如圖6所示。
2008年，在對該橋進行人工定期檢測過程中，發(fā)現(xiàn)兩座索塔內(nèi)外表面存在較為明顯的裂縫，以豎向裂縫為主，隨后便進行了維修加固處理。由于索塔結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面區(qū)域人力均難以觸及，進行人工檢測極為不便，為及時掌握索塔的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，采用改進后的機敏網(wǎng)傳感器，建立一套專門的裂縫監(jiān)測系統(tǒng)安裝在主橋的兩座索塔上，進行長期遠(yuǎn)程在線監(jiān)測。
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