機敏網(wǎng)傳感器及其在橋梁裂縫監測中的應用
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1．3 構造設計
因為金屬漆包線(xiàn)具有良好的延展性，并且絕緣性能好，自身電阻小，導電性能優(yōu)良，有利于確保電信號傳輸的穩定性，經(jīng)過(guò)反復實(shí)驗，確定了采用漆包線(xiàn)作為機敏網(wǎng)的傳感材料。另外，考慮到機敏網(wǎng)要便于結構集成和運輸過(guò)程中的安全，因此在設計機敏網(wǎng)時(shí)，選擇自粘性透明啞膜作為基體材料，將導電漆包線(xiàn)布設成網(wǎng)絡(luò )陣列粘附于啞膜上制作成機敏布，如圖3所示。
在混凝土結構表面集成機敏網(wǎng)時(shí)，用特殊工藝將啞膜去除，最后只留下預制在基體材料上的機敏網(wǎng)陣列粘附于混凝土結構表面。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 )，緊緊粘貼于結構體表面，用于實(shí)時(shí)感應結構體表面出現的裂縫。為實(shí)時(shí)采集機敏網(wǎng)通斷信號，設計了中間處理器對機敏網(wǎng)的每條漆包線(xiàn)進(jìn)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(xiàn)驅動(dòng)器，485總線(xiàn)驅動(dòng)器、防雷擊器件和開(kāi)關(guān)電源模塊，如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159330.htm
2 裂縫寬度監測研究
2．1 實(shí)驗研究
考慮到機敏網(wǎng)所使用的導電漆包線(xiàn)具有良好的延展性，不同線(xiàn)徑的漆包線(xiàn)隨著(zhù)裂縫的發(fā)生而斷裂，監測到的裂縫開(kāi)裂寬度是一定的，對應著(zhù)一定的寬度測量范圍。因此在現有的機敏網(wǎng)上布設不同線(xiàn)徑的漆包線(xiàn)，根據其斷裂情況，就可以對裂縫寬度大小進(jìn)行判斷?；谶@種研究思路，利用WE-1000液壓式萬(wàn)能試驗機和小型鋼筋混凝土試件，設計了三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(見(jiàn)圖5)。在試件受壓出現裂縫時(shí)，通過(guò)裂縫觀(guān)測儀(型號：SW-LW-101)可以直觀(guān)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(shí)對應裂縫寬度。
2．2 實(shí)驗數據及分析
在裂縫寬度監測實(shí)驗中，先后針對線(xiàn)徑為0．05 mm，0．08 mm．0．1 mm和0．13 mm的漆包線(xiàn)分別進(jìn)行了研究，獲得了大量有用的寬度監測數據，如表1所示。
由實(shí)驗數據可知，直徑為0．05 mm的漆包線(xiàn)對裂縫寬度的監測最為敏感，非常細小的裂縫(0．02 mm)即可引起這種型號漆包線(xiàn)的斷裂，因此0．05 mm的漆包線(xiàn)適合于監測初始裂縫的發(fā)生情況。另一方面，線(xiàn)徑為0．13 mm的漆包線(xiàn)由于延展性較強，一般的細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(xiàn)才會(huì )被裂縫繃斷。采用統計學(xué)的方法，掌握了各種漆包線(xiàn)開(kāi)裂與裂縫寬度的對應關(guān)系，只需要將不同線(xiàn)徑的漆包線(xiàn)布設計于機敏網(wǎng)當中，即可對結構裂縫的開(kāi)裂寬度進(jìn)行判斷。
3 工程應用
3．1 工程概況
馬桑溪長(cháng)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(cháng)1 104．23 m，主跨長(cháng)360 m，橋面寬度為30．6 m，分為獨立的左右兩幅橋。主橋上部結構為179 m+360 m+179 m的三跨預應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(jìn)行人工定期檢測過(guò)程中，發(fā)現兩座索塔內外表面存在較為明顯的裂縫，以豎向裂縫為主，隨后便進(jìn)行了維修加固處理。由于索塔結構內外表面區域人力均難以觸及，進(jìn)行人工檢測極為不便，為及時(shí)掌握索塔的結構健康狀態(tài)，采用改進(jìn)后的機敏網(wǎng)傳感器，建立一套專(zhuān)門(mén)的裂縫監測系統安裝在主橋的兩座索塔上，進(jìn)行長(cháng)期遠程在線(xiàn)監測。
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