一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310129622.X

申请日:

2013.04.15

公开号:

CN103266551A

公开日:

2013.08.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E01C 23/01申请日:20130415|||公开

IPC分类号:

E01C23/01

主分类号:

E01C23/01

申请人:

同济大学

发明人:

凌建明; 赵鸿铎; 袁捷; 吴璨; 杨戈; 刘子钲

地址:

200092 上海市杨浦区四平路1239号

优先权:

专利代理机构:

上海光华专利事务所 31219

代理人:

许亦琳;余明伟

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内容摘要

本发明涉及混凝土铺面结构健康监测领域,特别是涉及一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,用于模块化的快速、准确安装结构监测传感器。本发明提供一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,包括底座、柱形管体和多功能套圈,所述柱形管体竖直位于底座上,所述多功能套圈套接于所述柱形管体的外侧壁上,所述多功能套圈上设有若干传感器安装梁。本发明的传感器固定装置能够精确定位传感器,并且固定方式简单有效、固定装置结构形式简单、且强度达标,其材料经济合理、功能多样化。

权利要求书

1.   一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,包括底座(3)、柱形管体(1)和多功能套圈(2),所述柱形管体(1)竖直位于底座(3)上,所述多功能套圈(2)套接于所述柱形管体(1)的外侧壁上,所述多功能套圈(2)上设有若干传感器安装梁(11)。

2.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的外侧壁上设有刻度。

3.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)为中空的圆柱形结构,顶部封口。

4.
   如权利要求3所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的高度满足h满足公式:h=H‑4cm,其中H为混凝土层高度,内径为2~3cm,外径和壁厚之比为10~20:1。

5.
   如权利要求3所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的侧壁上设有若干线孔(4)。

6.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)上还设有第二扣件(8)。

7.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)与各传感器安装梁(11)之间还设有活动悬臂(9)。

8.
   如权利要求7所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)上设有插槽,所述活动悬臂(9)插入插槽中,并通过第一扣件(7)固定,所述活动悬臂(9)通过螺纹接口或第三扣件(10)与所述传感器安装梁(11)连接。

9.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述传感器安装梁(11)上设有橡胶垫块(12)和尼龙扎带(13)。

10.
   如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述底座(3)上设有螺栓。

说明书

一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置
技术领域
本发明涉及混凝土铺面结构健康监测领域,特别是涉及一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,用于模块化的快速、准确安装结构监测传感器。
背景技术
需求分析:混凝土铺面因其可靠性、耐久性等优势一直是道路与机场领域中十分常用的结构形式。随着交通荷载的繁忙程度不断提升,荷载形式更加多样化,对于混凝土铺面结构设计方法和维护手段都提出了更为严峻挑战。以民用机场为例,截止2011年年底,我国的运输机场达到180个,根据《中国民用航空发展第十二个五年规划》,至2015年我国的运输机场将超过230个。与航空产业蓬勃发展相对应的是,一方面机场的繁忙程度不断提升,混凝土道面的负荷将逐渐加重;另一方面,A380等大型客机轮载形式更为复杂,传统道面使用经验和管理办法正面临挑战。
现有混凝土铺面设计方法主要以经验法为主,近些年正逐渐向着力学—经验法发展。传统经验法主要通过足尺试验模拟荷载,通过道面使用情况来提出合理结构形式,而力学—经验法则加入了力学分析,优化设计方法。对于新的设计理论,需要大量的结构内部信息来验证其准确性,而传统的足尺实验对于内部结构信息收集量较小,成本昂贵,同时精度也存在许多争议。同样,混凝土铺面养护也主要依赖路面的一些表观信息,对于破坏原因、机理等问题的深入研究缺乏足够的技术手段和信息支撑。
由此可以看出,未来混凝土铺面行业发展亟需收集结构内部的各种有用信息,然而这些信息的获取则主要通过一些埋入式传感器来获取,大规模的结构内部监测技术将成为行业未来技术突破的关键。
目前各国都在规划和建设规模更大、功能更全的足尺试验设施,以支撑混凝土铺面结构领域的研究。美国联邦航空局新建了国家机场道面试验中心(NAPTF),该实验场地拥有近300米长的室内跑道和1000多个感知器件,是目前道面研究领域最为顶尖的信息平台。
行业发展情况:混凝土内部结构信息监测作为土木行业中的重要技术手段,其发展已经经历了一段较长的过程,在桥梁和大坝工程中也得到了广泛应用。在这些领域,大坝安全检测中常用预制的方法来安装传感器,而桥梁结构监测中传感器常以钢结构为支点进行安装。对于铺面结构而言,预制的方式会产生较大的测量误差,而铺面结构本身空间相对较小,况且内部并没有较多的钢筋作为支撑物,同时铺面结构内部信息需求量较大,传感器空间分布密集,因此传统土木行业传感器安装经验并不能直接套用在铺面结构监测中。
在国内外研究领域中,目前混凝土铺面结构中安装感知元器件的方法并未统一和规范化,虽然在埋设原则上有着一些共识,然而由于检测精度、传感器构型、数量、施工条件上的不同,国内外不同工程应用中所采用的方法也不尽相同。
以美国为例,联邦航空局在丹佛机场监测项目中就采用钢制H型的简单支架作为大部分应变计的安装设备,采用简单的绑扎作为固定方法;而国内一些试验路则采用三点支架作为支撑物。
存在问题:现有铺面结构监测主要针对的还是一些试验道路或者足尺室内试验,对于传感器的安装主要还是以简单的支架结构为主,在基层植入一些钢筋等作为支撑物,将传感器绑扎或粘贴在指定位置。由于各试验中传感器类型、结构不一样,这些支架形式多样,多为人工固定,操作繁琐,需要十分细致作业能力和严密的保护。由于支架本身结构并没有仔细筛选和论证,其通用性、可靠性、稳定性等都存在较大问题。同时,传感器固定过程中需要大量的人工操作,包括定点、钻孔、固定、找准高度、确定传感器朝向、绑扎等等,十分费时,同时人的因素对于安装结果影响极大,无法推广开来。况且,这些支架本身用途单一,单个支架多用于固定一支传感器,对于信息需求量大的区域,传感器布设密集,单一形式的支架很难综合利用。由于支架、线缆交错,大量的附属物对于测量对象(混凝土结构)本身造成了影响,一方面不利于结构安全,另一方面使得测量结果缺乏说服力。
另一方面,混凝土铺面施工中浇筑过程是十分快速和粗放的,室内试验或试验路中混凝土浇筑并非实际施工流程和工艺,为了保证存活率,试验中对混凝土流动性、振捣方法、施工流程都进行了改动,因此现有方法是不能用于大规模施工的。
发明内容
混凝土铺面结构通常需要对空间应力场、温度场进行监测,因此传感器需要在混凝土铺面施工过程中埋入。
传统传感器固定方法有以下特点:
1)利用混凝土结构中的一些钢筋作为支撑物,将传感器绑扎在指定位置;
2)道路和机场领域铺面结构中大部分没有现有的支撑物,同时我们需要测量的位置也较多较分散,高度、朝向都有要求,绑扎法显然无法通用。
3)小型的试验道路或室内足尺试验中常采用一些简易支架作为支撑物,将支架固定在基层,传感器绑扎在支架上。由于各试验中传感器类型、结构不一样,这些支架形式多样,多为人工固定,操作繁琐,需要十分细致作业能力和严密的保护。
4)由此看出,现有传感器固定方法缺点有:
a)支架本身乱七八糟,无法通用,结构本身的稳定性、材料的可靠性都没有经过仔细的筛选和论证。
b)传感器固定在指定位置时,需要大量的人工操作,包括定点、钻孔、固定、找准高度、确定传感器朝向、绑扎等等,十分费时,同时人的因素对于安装结果影响极大,无法推广开来。
c)混凝土浇筑过程是十分野蛮的,振捣、提浆对于这些支架直接的影响是十分巨大的,极容易对传感器位置产生影响,使得测试结果不准。
d)这些支架本身用途单一,单个支架多用于固定一支传感器,对于信息需求量大的区域,传感器布设密集,单一形式的支架很难综合利用。同时,由于支架、线缆交错,大量的附属物对于测量对象(混凝土结构)本身造成了影响,一方面不利于结构安全,另一方面使得测量结果缺乏说服力。
e)现有试验中混凝土浇筑并非实际施工流程和工艺,为了保证存活率,试验中对混凝土流动性、振捣方法、施工流程都进行了改动,因此现有方法是不能用于大规模施工的。
所以说,以上这些支架只能用在室内试验的小打小闹,想要用于实际的施工中是行不通的,无论精度、时间、安全都无法满足粗放的现场施工要求。
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种轻巧的、经济的、稳定的水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,采用该装置可以在机场道面施工过程中快速、安全、准确地完成传感器安装工作,用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明第一方面提供一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,包括底座、柱形管体和多功能套圈,所述柱形管体竖直位于底座上,所述多功能套圈套接于所述柱形管体的外侧壁上,所述多功能套圈上设有若干传感器安装梁。
优选的,所述柱形管体的外侧壁上设有刻度。其刻度管的设计能够提高埋设精度。
刻度管设计和预埋管槽相结合,能够提供走线通道,避免多余线缆对铺面结构的影响,解决线缆冗余难题。
优选的,所述柱形管体为中空的圆柱形结构,顶部封口。
更优选的,所述柱形管体的高度满足h满足公式:h=H‑4cm,其中H为混凝土层高度,内径为2~3cm,外径和壁厚之比为10~20:1。
所述柱形管体本身可以用于线缆接出,并根据线缆数量选择合理内径。
更优选的,所述柱形管体的侧壁上设有若干线孔。
所述线孔的作用主要为走线孔。
优选的,所述柱形管体的顶部还设有施工警示旗和螺纹基座。
所述螺纹基座可以通过螺丝的快速装卸来实现施工时的位置标识,能够较好地指导埋设过程。
优选的,所述多功能套圈上还设有第二扣件。
所述多功能套圈套接于柱形管体的外侧壁上,且互相匹配,多功能套圈能够上下滑动,并能通过所述第二扣件固定于任意指定高度。
优选的,所述多功能套圈与各传感器安装梁之间还设有活动悬臂。所述活动悬臂使传感器安装梁能够在平面内任意转动。
更优选的,所述活动悬臂总长为4~5cm,活动悬臂的高度(相对于底座)为1.5~2cm。
更优选的,所述多功能套圈上设有插槽,所述活动悬臂插入插槽中,并通过第一扣件固定,所述活动悬臂通过螺纹接口或第三扣件与所述传感器安装梁连接。
优选的,所述传感器安装梁上设有橡胶垫块和尼龙扎带,能够快速固定各式传感器。
优选的,所述底座上设有螺栓。
本发明第二方面提供所述水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置在模块化的快速、准确安装结构健康监测传感器领域的应用及其铺设方法。
本发明所提供的传感器固定装置,包括至少一个柱形管体、多功能套圈和传感器安装梁;所述柱形管体为固定装置的主体,配合预埋线槽管,能够实现传感器定位、走线、标志等功能;多功能套圈滑套于柱形管体管身,能在任意指定位置固定;传感器安装梁位于多功能套圈滑动悬臂末端,能够快速固定传感器并调整方向。
如上所述,本发明能够批量、灵活地用于大规模、大面积的混凝土结构监测施工,并具有以下有益效果:
1)能够精确定位,牢固地固定在基层上,能够适应施工中的推挤、碾压、振动等影响,并且固定方式简单有效,操作时间小于1分钟,可以配合实际的混凝土浇筑过程,不影响施工进度。
2)固定装置结构形式简单,材料经济合理,功能多样化,能够在一个指定点位安装多支传感器,并形成空间分布,传感器的高度、水平、朝向都能够简单而快速的调节。
3)在满足强度要求的基础上,极大精简装置尺寸和形式,使附属物对于混凝土结构的影响降到最低,同时显著提高传感器同混凝土结构的协调变形能力。
4)能够有效解决线缆接出的难题,一方面避免粗放施工过程可能对于脆弱线缆造成的损坏,另一方面减少线缆对于混凝土结构本身的影响,极大地提高测试精度。
5)能够在施工过程中标志出传感器的位置,使得现场浇筑人员能够设置保护区,避免直接振捣对于传感器的损坏。
6)针对传感器安装施工中的要素,设计该发明装置的使用方法,完全消除了对实际混凝土浇筑过程的影响,同时能够对在整个施工过程中为传感器提供全面的保护。
本发明实现了混凝土结构监测传感器埋入施工过程中“精确定位”、“快速安装”、“准确测量”以及“安全存活”功能的集成,解决了大面积、大规模混凝土浇筑施工中结构监测传感器埋设工作的诸多难题。除此以外,本发明装置可根据施工方式以及监测需求,合理搭配结构模块,力求做到快捷、经济、稳定和高适用性。因此,本发明使得混凝土结构监测传感器埋设作业不再依靠各式各样繁琐、费时、可靠性差的固定支架,在保证精度、稳定性的基础上极大地减少了人工操作对于埋设质量的影响,使得传感器固定时间大大缩短,同时创造性地运用多用途、模块化设计最大化地减少了附属物对于原结构的影响,提高了监测精度,使得混凝土铺面结构监测施工作业能够配合混凝土浇筑过程快速、准确、安全地开展,为未来结构监测领域的产业化发展提供了支持。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的模块化多功能套圈图。
图3是本发明中模块化多功能套圈的俯视图。
图4是本发明中的多用途传感器安装梁图。
图5是本发明中“管—线”一体化示意图。
图6是本发明中简洁线路通道示意图。
图7是本发明中分布式多方向布设示意图。
图8是本发明中铺设间距示意图。
元件标号说明
1     柱形管体
2     多功能套圈
3     底座
4     线孔
5     顶部标志基座
6     观测孔
7     第一扣件
8     第二扣件
9     活动悬臂
10    第三扣件
11    传感器安装梁
12    橡胶垫块
13    尼龙扎带
14    方向轴
15    混凝土铺面结构
16    预埋线槽管
17    基层
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图4。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明公开了一种传感器固定装置,包括至少一个刻度管、多功能套圈和传感器安装梁;所述刻度管为固定装置的主体,配合预埋线槽管,能够实现传感器定位、走线、标志等功能;多功能套圈滑套于刻度管身,能在任意指定位置固定;传感器安装梁位于多功能套圈滑动悬臂末端,能够快速固定传感器并调整方向。本发明实现了混凝土结构监测传感器埋入施工过程中“精确定位”、“快速安装”、“准确测量”以及“安全存活”功能的集成,解决了大面积、大规模混凝土浇筑施工中结构监测传感器埋设工作的诸多难题。除此以外,本发明装置可根据施工方式以及监测需求,合理搭配结构模块,力求做到快捷、经济、稳定和高适用性。因此,本发明使得混凝土结构监测传感器埋设作业不再依靠各式各样繁琐、费时、可靠性差的固定支架,在保证精度、稳定性的基础上极大地减少了人工操作对于埋设质量的影响,使得传感器固定时间大大缩短,同时创造性地运用多用途、模块化设计最大化地减少了附属物对于原结构的影响,提高了监测精度,使得混凝土铺面结构监测施工作业能够配合混凝土浇筑过程快速、准确、安全地开展,为未来结构监测领域的产业化发展提供了支持。
如图1所示,柱形管体(1)高度h=混凝土层高度H‑4cm,为一端封口的不锈钢管,内径为2~3cm,钢管外径和壁厚之比在10~20间,柱形管体(1)本身可以用于线缆接出,根据线缆数量选择合理内径。柱形管体(1)顶部加工一个螺纹凹槽(5),可以通过螺丝的快速装卸来实现施工时的位置标识,能够较好地指导埋设过程。柱形管体(1)拥有以底部为原点的刻度线,可以根据安装需要存在多条刻度线,通过多功能套圈(2)上的观测孔(6),实现对于传感器高度的控制。另一方面,通过对准不同的刻度线,结合传感器安装梁(10),能够实现对传感器在水平面上方向的调节。柱形管体(1)底部与线槽口相接,保证线路直达刻度管。柱形管体(1)的底座(3)为一块带缺口的不锈钢圆盘,直径为10~12cm,圆盘上安装3个膨胀螺丝,将底座固定在基层上。柱形管体(1)底部、中部和上部分别设置了3个线槽孔,线槽孔紧靠刻度线,孔尺寸满足3根Φ1cm的线缆通过,根据安装需求也可以适当增加线槽孔数目。
如图2所示,多功能套圈(2)套圈本身由四部分组成,即一个厚壁短管,一个从上至下紧固的第一扣件(7),一个从下至上紧固的第二扣件(8),若干个活动悬臂(9)。厚壁短管高6~7cm,其中内壁与刻度管(1)外壁紧密贴合,壁厚2cm,能够在刻度管上自由滑动。通过厚壁管上的观测孔(6)以及对中箭头,可以实现对高度的调节以及对于方向的精确控制。当观测孔高度为2~3cm,宽2cm,保证套圈位置与线槽孔重复时,也能通过该孔进行部分走线。厚壁管上半部分的外壁上设置3个深度为1cm的槽口,外窄内宽,长边为2~2.5cm,短边为1~1.5cm,高度为3~4cm,与之配套的活动悬臂(9)的一端能够在槽口内上下滑动;同时该部分的外壁上还有同第一扣件(7)配套的螺纹。第一扣件(7)内壁有螺纹,一方面能够上至下通过旋转紧固活动悬臂(9),另一方面通过扣件收紧,能够固定多能套圈(2)的竖向位置。第二扣件(8)配合扣件1,固定多功能套圈(2)的位置。
如图3所示,活动悬臂(9)悬臂总长为4~5cm,高度为1.5~2cm,悬臂一端为与多功能套圈(2)配套的卡口,另一端为与传感器安装梁(11)配套的接口。悬臂的安装端截面为圆形,内置一个直径为0.8~1cm的螺纹孔,孔深2.5~3cm,悬臂的通过第三扣件(10)实现对于传感器安装梁(11)的固定,同时还能够实现对于竖直平面内安装角度的变化。单个套圈(2)能够选择性地安装1~3个悬臂(9),可以适应多样化的安装需求。
如图4所示,传感器安装梁长5~6cm,高1.5~2cm,厚1~1.5cm,梁中部设置带螺纹的方向轴(14)与活动悬臂(9)连接。安装梁两端面板上粘贴有薄层橡胶垫块(12),用于安装传感器时作为缓冲区域,同时也能够增大摩擦,防止传感器发生滚动,损坏线缆。在薄层橡胶垫块(12)的区域有预制的尼龙扎带圈(13),通过收紧扎,结合橡胶垫块(12)实现对传感器的固定。
本发明提供的传感器安装支架,可以根据现场施工情况和信息采集需求进行不同的组合。
首先需要根据设计安装方案确定传感器的安装数量和方向,根据需求选用合理尺寸的刻度管(1)、一定数量的多功能套圈(2)和活动悬臂(9),完成支架的模块化选择过程。
根据选择好地模块组合完成对支架的拼装,通过观测孔(6)和扣件(10)确定传感器的固定高度和检测方向,完成指示标志的安装,确定各扣件(7)、(8)、(10)已经扣死。
现场放样,确定传感器埋设点位,开槽放管并安装膨胀螺栓套筒。
将传感器线缆通过线孔(4)和刻度管(1)引入线槽管,并进一步接入制定地点,整理冗余线路,保证刻度管(1)内不产生严重窝线。
利用橡胶垫块(12)和尼龙扎带(13)完成传感器的安装,确定其牢固性。
通过顶部标识基座(5)安装施工保护标志。
通过刻度管底座(3)固定支架,完成安装。
值得一体的是,本发明具有极强的通用性,对于不同的现场情况,不同的传感器类型,不同的施工进度,也可以采用不同的安装方式,包括不同的模块选择,不同的安装顺序,不同的接线方式,都可适用。
实施例1(机场厚道面层精密、纵深敷设):
如图6所示,某机场新建主跑道健康监测项目,监测项目包括:指定点位的板顶、板底水平应变,板中和板角温度梯度,传感器均为电信号设备,电缆为4芯铠装,直径5mm,传感器标距为4~6cm。传感器布设方案以混凝土板为单位,在平行和垂直于主跑道方向上均布设置,板中为综合信息捕捉位置,项目要求安装施工:1、作为机场道面项目,必须最大程度保证道面结构安全;2、传感器线缆必须通过基层内部管道接出,仓内不能残留线缆。3、必须保证温度梯度埋设精度(毫米级),同时板内须布设4层温度传感器。
应用本发明所示传感器固定装置,结构本身为钢质材料,钢管外径和壁厚之比为10,结构强度满足道面设计要求。刻度管标尺精度为mm级,满足温度计安装要求。对于安装过程,通过套圈调节高度,使用2只活动悬臂就能实现板顶板底的应变计布设;对于板中点位,应变计可以通过2层共4只活动悬臂实现双方向、高低层位布设,同时另外一个方向的4层活动悬臂能够实现温度梯度,同时还可以根据温度梯度的需求增加套圈和悬臂数量,实现单点位的大容量信息收集。板中刻度管口径为3cm,分3孔进线,能够轻松通过8根电缆;其余点位刻度管口径为2cm,也分3孔进线。通过基层预埋管道,道面内部没有冗余线缆,实现“管—线”一体化(如图5所示),对于线路实现全通道保护,保证了传感器存活率。
实施例2(高速公路大跨度、分布式、快速敷设):
某高等级公路健康监测项目,项目目标为评价重载交通下的道面服务寿命,监测对象包括:板顶、板底水平应变,混凝土板竖向应变。传感器采用光纤光栅技术,标距为3~5cm。项目要求:1、为捕捉行车速度信息,应变计必须实现分布式布置,如图7所示;2、如图8所示,为捕捉轮迹信息,竖向应变计在垂直于行车方向上间距为10cm。3、为保证工期,要求传感器安装工程不能影响路面浇筑过程,即混凝土施工与传感器埋设同步进行。4、路面浇筑施工中使用的混凝土流动性较差,必须避免施工过程中的停滞。5、现场施工以仓为单位,采用排阵的方式施工,采用小型挖掘机进行整平,传感器安装不得改变施工工艺。
应用本发明中的传感器固定装置,选取刻度管直径为2cm,钢管外径和壁厚之比为10,单孔进线(下部),分三层布设,其中中部活动悬臂长度为3.5cm,保证竖向应变计间距10cm。利用预埋管道,结合光纤传感器传输距离远的特点,轻松实现分布式布设。
为保证施工进度,首先刻槽敷设管道,提前钻孔安装膨胀螺栓套筒,并做好覆盖措施。根据设计图纸提前将传感器预先安装在支架上并完成光缆走线,预先将安装完毕的支架首先存放在现场。浇筑进行到指定位置,将支架底座用膨胀螺栓快速固定即可进行整平,同时顶部基座安装一面标识小旗,提醒施工人员进行保护。振捣过程中,仅需要在小旗附近10cm内换用人工振捣,振捣结束后立即卸掉小旗,完成安装过程,对振捣过程和效果不会产生影响。整个操作流程简单迅速,安装过程中的大部分工作可以在施工前进行,单个点位传感器安装工作(固定+走线)小于3分钟,避免了对道面浇筑带来的延误。
综上所述,本发明采用半封闭管式钢材作为支架主体受力结构,本身稳定性高,足够承受施工时产生的冲力,同时对于道面本身的影响较小;另一方面支架与预埋管线相通,能实现对传感器脆弱线路的最大化保护。本发明还采用滑动式可调节的套圈作为高度和角度调节装置,可以灵活设定,减少操作时间,极大提高了安装精度,并通过套圈结构的合理设计和材料的有效选取,能够实现零部件的多功能应用,极大的简少了配件数量和加工工序,另一方面也提高了传感器固支结构的稳定性。本发明的整个支架系统构造简单,功能齐全,同时可以根据应用环境和目的进行不同的改装,能够适应大面积、快速、开放式的土木施工要求。并从传感器埋设精度、速度、安全三方面出发,综合考虑传感器埋设施工中的工作要素和施工难点,以通用性和一体化为使用要求,为机场乃至土木工程结构健康监测工程提供了一种多功能、模块化的支架,以此为基础,传感器存活率和埋设精度将得到有效保障,对于道面结构的影响进一步降低,同时将极大得优化现场施工组织。
综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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1、10申请公布号CN103266551A43申请公布日20130828CN103266551ACN103266551A21申请号201310129622X22申请日20130415E01C23/0120060171申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号72发明人凌建明赵鸿铎袁捷吴璨杨戈刘子钲74专利代理机构上海光华专利事务所31219代理人许亦琳余明伟54发明名称一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置57摘要本发明涉及混凝土铺面结构健康监测领域,特别是涉及一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,用于模块化的快速、准确安装结构监测传感器。本发明提供一种水泥混凝土铺面健康监测。

2、传感器固定装置,包括底座、柱形管体和多功能套圈,所述柱形管体竖直位于底座上,所述多功能套圈套接于所述柱形管体的外侧壁上,所述多功能套圈上设有若干传感器安装梁。本发明的传感器固定装置能够精确定位传感器,并且固定方式简单有效、固定装置结构形式简单、且强度达标,其材料经济合理、功能多样化。51INTCL权利要求书1页说明书8页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图4页10申请公布号CN103266551ACN103266551A1/1页21一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,包括底座(3)、柱形管体(1)和多功能套圈(2),所述柱形管体。

3、(1)竖直位于底座(3)上,所述多功能套圈(2)套接于所述柱形管体(1)的外侧壁上,所述多功能套圈(2)上设有若干传感器安装梁(11)。2如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的外侧壁上设有刻度。3如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)为中空的圆柱形结构,顶部封口。4如权利要求3所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的高度满足H满足公式HH4CM,其中H为混凝土层高度,内径为23CM,外径和壁厚之比为10201。5如权利要求3所述的一种水泥混凝土铺面健。

4、康监测传感器固定装置,其特征在于,所述柱形管体(1)的侧壁上设有若干线孔(4)。6如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)上还设有第二扣件(8)。7如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)与各传感器安装梁(11)之间还设有活动悬臂(9)。8如权利要求7所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述多功能套圈(2)上设有插槽,所述活动悬臂(9)插入插槽中,并通过第一扣件(7)固定,所述活动悬臂(9)通过螺纹接口或第三扣件(10)与所述传感器安装梁(11)连接。9如权利要求1所。

5、述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述传感器安装梁(11)上设有橡胶垫块(12)和尼龙扎带(13)。10如权利要求1所述的一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,其特征在于,所述底座(3)上设有螺栓。权利要求书CN103266551A1/8页3一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置技术领域0001本发明涉及混凝土铺面结构健康监测领域,特别是涉及一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,用于模块化的快速、准确安装结构监测传感器。背景技术0002需求分析混凝土铺面因其可靠性、耐久性等优势一直是道路与机场领域中十分常用的结构形式。随着交通荷载的繁忙程度不断提升,荷载形式更。

6、加多样化,对于混凝土铺面结构设计方法和维护手段都提出了更为严峻挑战。以民用机场为例,截止2011年年底,我国的运输机场达到180个,根据中国民用航空发展第十二个五年规划,至2015年我国的运输机场将超过230个。与航空产业蓬勃发展相对应的是,一方面机场的繁忙程度不断提升,混凝土道面的负荷将逐渐加重;另一方面,A380等大型客机轮载形式更为复杂,传统道面使用经验和管理办法正面临挑战。0003现有混凝土铺面设计方法主要以经验法为主,近些年正逐渐向着力学经验法发展。传统经验法主要通过足尺试验模拟荷载,通过道面使用情况来提出合理结构形式,而力学经验法则加入了力学分析,优化设计方法。对于新的设计理论,需。

7、要大量的结构内部信息来验证其准确性,而传统的足尺实验对于内部结构信息收集量较小,成本昂贵,同时精度也存在许多争议。同样,混凝土铺面养护也主要依赖路面的一些表观信息,对于破坏原因、机理等问题的深入研究缺乏足够的技术手段和信息支撑。0004由此可以看出,未来混凝土铺面行业发展亟需收集结构内部的各种有用信息,然而这些信息的获取则主要通过一些埋入式传感器来获取,大规模的结构内部监测技术将成为行业未来技术突破的关键。0005目前各国都在规划和建设规模更大、功能更全的足尺试验设施,以支撑混凝土铺面结构领域的研究。美国联邦航空局新建了国家机场道面试验中心(NAPTF),该实验场地拥有近300米长的室内跑道和。

8、1000多个感知器件,是目前道面研究领域最为顶尖的信息平台。0006行业发展情况混凝土内部结构信息监测作为土木行业中的重要技术手段,其发展已经经历了一段较长的过程,在桥梁和大坝工程中也得到了广泛应用。在这些领域,大坝安全检测中常用预制的方法来安装传感器,而桥梁结构监测中传感器常以钢结构为支点进行安装。对于铺面结构而言,预制的方式会产生较大的测量误差,而铺面结构本身空间相对较小,况且内部并没有较多的钢筋作为支撑物,同时铺面结构内部信息需求量较大,传感器空间分布密集,因此传统土木行业传感器安装经验并不能直接套用在铺面结构监测中。0007在国内外研究领域中,目前混凝土铺面结构中安装感知元器件的方法并。

9、未统一和规范化,虽然在埋设原则上有着一些共识,然而由于检测精度、传感器构型、数量、施工条件上的不同,国内外不同工程应用中所采用的方法也不尽相同。0008以美国为例,联邦航空局在丹佛机场监测项目中就采用钢制H型的简单支架作为大部分应变计的安装设备,采用简单的绑扎作为固定方法;而国内一些试验路则采用三点说明书CN103266551A2/8页4支架作为支撑物。0009存在问题现有铺面结构监测主要针对的还是一些试验道路或者足尺室内试验,对于传感器的安装主要还是以简单的支架结构为主,在基层植入一些钢筋等作为支撑物,将传感器绑扎或粘贴在指定位置。由于各试验中传感器类型、结构不一样,这些支架形式多样,多为人。

10、工固定,操作繁琐,需要十分细致作业能力和严密的保护。由于支架本身结构并没有仔细筛选和论证,其通用性、可靠性、稳定性等都存在较大问题。同时,传感器固定过程中需要大量的人工操作,包括定点、钻孔、固定、找准高度、确定传感器朝向、绑扎等等,十分费时,同时人的因素对于安装结果影响极大,无法推广开来。况且,这些支架本身用途单一,单个支架多用于固定一支传感器,对于信息需求量大的区域,传感器布设密集,单一形式的支架很难综合利用。由于支架、线缆交错,大量的附属物对于测量对象(混凝土结构)本身造成了影响,一方面不利于结构安全,另一方面使得测量结果缺乏说服力。0010另一方面,混凝土铺面施工中浇筑过程是十分快速和粗。

11、放的,室内试验或试验路中混凝土浇筑并非实际施工流程和工艺,为了保证存活率,试验中对混凝土流动性、振捣方法、施工流程都进行了改动,因此现有方法是不能用于大规模施工的。发明内容0011混凝土铺面结构通常需要对空间应力场、温度场进行监测,因此传感器需要在混凝土铺面施工过程中埋入。0012传统传感器固定方法有以下特点00131)利用混凝土结构中的一些钢筋作为支撑物,将传感器绑扎在指定位置;00142)道路和机场领域铺面结构中大部分没有现有的支撑物,同时我们需要测量的位置也较多较分散,高度、朝向都有要求,绑扎法显然无法通用。00153)小型的试验道路或室内足尺试验中常采用一些简易支架作为支撑物,将支架固。

12、定在基层,传感器绑扎在支架上。由于各试验中传感器类型、结构不一样,这些支架形式多样,多为人工固定,操作繁琐,需要十分细致作业能力和严密的保护。00164)由此看出,现有传感器固定方法缺点有0017A)支架本身乱七八糟,无法通用,结构本身的稳定性、材料的可靠性都没有经过仔细的筛选和论证。0018B)传感器固定在指定位置时,需要大量的人工操作,包括定点、钻孔、固定、找准高度、确定传感器朝向、绑扎等等,十分费时,同时人的因素对于安装结果影响极大,无法推广开来。0019C)混凝土浇筑过程是十分野蛮的,振捣、提浆对于这些支架直接的影响是十分巨大的,极容易对传感器位置产生影响,使得测试结果不准。0020D。

13、)这些支架本身用途单一,单个支架多用于固定一支传感器,对于信息需求量大的区域,传感器布设密集,单一形式的支架很难综合利用。同时,由于支架、线缆交错,大量的附属物对于测量对象(混凝土结构)本身造成了影响,一方面不利于结构安全,另一方面使得测量结果缺乏说服力。0021E)现有试验中混凝土浇筑并非实际施工流程和工艺,为了保证存活率,试验中对混凝土流动性、振捣方法、施工流程都进行了改动,因此现有方法是不能用于大规模施工说明书CN103266551A3/8页5的。0022所以说,以上这些支架只能用在室内试验的小打小闹,想要用于实际的施工中是行不通的,无论精度、时间、安全都无法满足粗放的现场施工要求。00。

14、23鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种轻巧的、经济的、稳定的水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,采用该装置可以在机场道面施工过程中快速、安全、准确地完成传感器安装工作,用于解决现有技术中的问题。0024为实现上述目的及其他相关目的,本发明第一方面提供一种水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置,包括底座、柱形管体和多功能套圈,所述柱形管体竖直位于底座上,所述多功能套圈套接于所述柱形管体的外侧壁上,所述多功能套圈上设有若干传感器安装梁。0025优选的,所述柱形管体的外侧壁上设有刻度。其刻度管的设计能够提高埋设精度。0026刻度管设计和预埋管槽相结合,能够提供走线通道,避免多余线缆。

15、对铺面结构的影响,解决线缆冗余难题。0027优选的,所述柱形管体为中空的圆柱形结构,顶部封口。0028更优选的,所述柱形管体的高度满足H满足公式HH4CM,其中H为混凝土层高度,内径为23CM,外径和壁厚之比为10201。0029所述柱形管体本身可以用于线缆接出,并根据线缆数量选择合理内径。0030更优选的,所述柱形管体的侧壁上设有若干线孔。0031所述线孔的作用主要为走线孔。0032优选的,所述柱形管体的顶部还设有施工警示旗和螺纹基座。0033所述螺纹基座可以通过螺丝的快速装卸来实现施工时的位置标识,能够较好地指导埋设过程。0034优选的,所述多功能套圈上还设有第二扣件。0035所述多功能套。

16、圈套接于柱形管体的外侧壁上,且互相匹配,多功能套圈能够上下滑动,并能通过所述第二扣件固定于任意指定高度。0036优选的,所述多功能套圈与各传感器安装梁之间还设有活动悬臂。所述活动悬臂使传感器安装梁能够在平面内任意转动。0037更优选的,所述活动悬臂总长为45CM,活动悬臂的高度(相对于底座)为152CM。0038更优选的,所述多功能套圈上设有插槽,所述活动悬臂插入插槽中,并通过第一扣件固定,所述活动悬臂通过螺纹接口或第三扣件与所述传感器安装梁连接。0039优选的,所述传感器安装梁上设有橡胶垫块和尼龙扎带,能够快速固定各式传感器。0040优选的,所述底座上设有螺栓。0041本发明第二方面提供所述。

17、水泥混凝土铺面健康监测传感器固定装置在模块化的快速、准确安装结构健康监测传感器领域的应用及其铺设方法。0042本发明所提供的传感器固定装置,包括至少一个柱形管体、多功能套圈和传感器安装梁;所述柱形管体为固定装置的主体,配合预埋线槽管,能够实现传感器定位、走线、标志等功能;多功能套圈滑套于柱形管体管身,能在任意指定位置固定;传感器安装梁位于说明书CN103266551A4/8页6多功能套圈滑动悬臂末端,能够快速固定传感器并调整方向。0043如上所述,本发明能够批量、灵活地用于大规模、大面积的混凝土结构监测施工,并具有以下有益效果00441)能够精确定位,牢固地固定在基层上,能够适应施工中的推挤、。

18、碾压、振动等影响,并且固定方式简单有效,操作时间小于1分钟,可以配合实际的混凝土浇筑过程,不影响施工进度。00452)固定装置结构形式简单,材料经济合理,功能多样化,能够在一个指定点位安装多支传感器,并形成空间分布,传感器的高度、水平、朝向都能够简单而快速的调节。00463)在满足强度要求的基础上,极大精简装置尺寸和形式,使附属物对于混凝土结构的影响降到最低,同时显著提高传感器同混凝土结构的协调变形能力。00474)能够有效解决线缆接出的难题,一方面避免粗放施工过程可能对于脆弱线缆造成的损坏,另一方面减少线缆对于混凝土结构本身的影响,极大地提高测试精度。00485)能够在施工过程中标志出传感器。

19、的位置,使得现场浇筑人员能够设置保护区,避免直接振捣对于传感器的损坏。00496)针对传感器安装施工中的要素,设计该发明装置的使用方法,完全消除了对实际混凝土浇筑过程的影响,同时能够对在整个施工过程中为传感器提供全面的保护。0050本发明实现了混凝土结构监测传感器埋入施工过程中“精确定位”、“快速安装”、“准确测量”以及“安全存活”功能的集成,解决了大面积、大规模混凝土浇筑施工中结构监测传感器埋设工作的诸多难题。除此以外,本发明装置可根据施工方式以及监测需求,合理搭配结构模块,力求做到快捷、经济、稳定和高适用性。因此,本发明使得混凝土结构监测传感器埋设作业不再依靠各式各样繁琐、费时、可靠性差的。

20、固定支架,在保证精度、稳定性的基础上极大地减少了人工操作对于埋设质量的影响,使得传感器固定时间大大缩短,同时创造性地运用多用途、模块化设计最大化地减少了附属物对于原结构的影响,提高了监测精度,使得混凝土铺面结构监测施工作业能够配合混凝土浇筑过程快速、准确、安全地开展,为未来结构监测领域的产业化发展提供了支持。附图说明0051图1是本发明的总体结构示意图。0052图2是本发明的模块化多功能套圈图。0053图3是本发明中模块化多功能套圈的俯视图。0054图4是本发明中的多用途传感器安装梁图。0055图5是本发明中“管线”一体化示意图。0056图6是本发明中简洁线路通道示意图。0057图7是本发明中。

21、分布式多方向布设示意图。0058图8是本发明中铺设间距示意图。0059元件标号说明00601柱形管体00612多功能套圈00623底座说明书CN103266551A5/8页700634线孔00645顶部标志基座00656观测孔00667第一扣件00678第二扣件00689活动悬臂006910第三扣件007011传感器安装梁007112橡胶垫块007213尼龙扎带007314方向轴007415混凝土铺面结构007516预埋线槽管007617基层具体实施方式0077以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。0078请参阅图。

22、1至图4。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。0079本发明公开了一种传感器固定装置,包括至少一个刻度管、。

23、多功能套圈和传感器安装梁;所述刻度管为固定装置的主体,配合预埋线槽管,能够实现传感器定位、走线、标志等功能;多功能套圈滑套于刻度管身,能在任意指定位置固定;传感器安装梁位于多功能套圈滑动悬臂末端,能够快速固定传感器并调整方向。本发明实现了混凝土结构监测传感器埋入施工过程中“精确定位”、“快速安装”、“准确测量”以及“安全存活”功能的集成,解决了大面积、大规模混凝土浇筑施工中结构监测传感器埋设工作的诸多难题。除此以外,本发明装置可根据施工方式以及监测需求,合理搭配结构模块,力求做到快捷、经济、稳定和高适用性。因此,本发明使得混凝土结构监测传感器埋设作业不再依靠各式各样繁琐、费时、可靠性差的固定支。

24、架,在保证精度、稳定性的基础上极大地减少了人工操作对于埋设质量的影响,使得传感器固定时间大大缩短,同时创造性地运用多用途、模块化设计最大化地减少了附属物对于原结构的影响,提高了监测精度,使得混凝土铺面结构监测施工作业能够配合混凝土浇筑过程快速、准确、安全地开展,为未来结构监测领域的产业化发展提供了支持。0080如图1所示,柱形管体(1)高度H混凝土层高度H4CM,为一端封口的不锈钢管,说明书CN103266551A6/8页8内径为23CM,钢管外径和壁厚之比在1020间,柱形管体(1)本身可以用于线缆接出,根据线缆数量选择合理内径。柱形管体(1)顶部加工一个螺纹凹槽(5),可以通过螺丝的快速装。

25、卸来实现施工时的位置标识,能够较好地指导埋设过程。柱形管体(1)拥有以底部为原点的刻度线,可以根据安装需要存在多条刻度线,通过多功能套圈(2)上的观测孔(6),实现对于传感器高度的控制。另一方面,通过对准不同的刻度线,结合传感器安装梁(10),能够实现对传感器在水平面上方向的调节。柱形管体(1)底部与线槽口相接,保证线路直达刻度管。柱形管体(1)的底座(3)为一块带缺口的不锈钢圆盘,直径为1012CM,圆盘上安装3个膨胀螺丝,将底座固定在基层上。柱形管体(1)底部、中部和上部分别设置了3个线槽孔,线槽孔紧靠刻度线,孔尺寸满足3根1CM的线缆通过,根据安装需求也可以适当增加线槽孔数目。0081如。

26、图2所示,多功能套圈(2)套圈本身由四部分组成,即一个厚壁短管,一个从上至下紧固的第一扣件(7),一个从下至上紧固的第二扣件(8),若干个活动悬臂(9)。厚壁短管高67CM,其中内壁与刻度管(1)外壁紧密贴合,壁厚2CM,能够在刻度管上自由滑动。通过厚壁管上的观测孔(6)以及对中箭头,可以实现对高度的调节以及对于方向的精确控制。当观测孔高度为23CM,宽2CM,保证套圈位置与线槽孔重复时,也能通过该孔进行部分走线。厚壁管上半部分的外壁上设置3个深度为1CM的槽口,外窄内宽,长边为225CM,短边为115CM,高度为34CM,与之配套的活动悬臂(9)的一端能够在槽口内上下滑动;同时该部分的外壁上。

27、还有同第一扣件(7)配套的螺纹。第一扣件(7)内壁有螺纹,一方面能够上至下通过旋转紧固活动悬臂(9),另一方面通过扣件收紧,能够固定多能套圈(2)的竖向位置。第二扣件(8)配合扣件1,固定多功能套圈(2)的位置。0082如图3所示,活动悬臂(9)悬臂总长为45CM,高度为152CM,悬臂一端为与多功能套圈(2)配套的卡口,另一端为与传感器安装梁(11)配套的接口。悬臂的安装端截面为圆形,内置一个直径为081CM的螺纹孔,孔深253CM,悬臂的通过第三扣件(10)实现对于传感器安装梁(11)的固定,同时还能够实现对于竖直平面内安装角度的变化。单个套圈(2)能够选择性地安装13个悬臂(9),可以适。

28、应多样化的安装需求。0083如图4所示,传感器安装梁长56CM,高152CM,厚115CM,梁中部设置带螺纹的方向轴(14)与活动悬臂(9)连接。安装梁两端面板上粘贴有薄层橡胶垫块(12),用于安装传感器时作为缓冲区域,同时也能够增大摩擦,防止传感器发生滚动,损坏线缆。在薄层橡胶垫块(12)的区域有预制的尼龙扎带圈(13),通过收紧扎,结合橡胶垫块(12)实现对传感器的固定。0084本发明提供的传感器安装支架,可以根据现场施工情况和信息采集需求进行不同的组合。0085首先需要根据设计安装方案确定传感器的安装数量和方向,根据需求选用合理尺寸的刻度管(1)、一定数量的多功能套圈(2)和活动悬臂(9。

29、),完成支架的模块化选择过程。0086根据选择好地模块组合完成对支架的拼装,通过观测孔(6)和扣件(10)确定传感器的固定高度和检测方向,完成指示标志的安装,确定各扣件(7)、(8)、(10)已经扣死。0087现场放样,确定传感器埋设点位,开槽放管并安装膨胀螺栓套筒。0088将传感器线缆通过线孔(4)和刻度管(1)引入线槽管,并进一步接入制定地点,整理冗余线路,保证刻度管(1)内不产生严重窝线。说明书CN103266551A7/8页90089利用橡胶垫块(12)和尼龙扎带(13)完成传感器的安装,确定其牢固性。0090通过顶部标识基座(5)安装施工保护标志。0091通过刻度管底座(3)固定支架。

30、,完成安装。0092值得一体的是,本发明具有极强的通用性,对于不同的现场情况,不同的传感器类型,不同的施工进度,也可以采用不同的安装方式,包括不同的模块选择,不同的安装顺序,不同的接线方式,都可适用。0093实施例1(机场厚道面层精密、纵深敷设)0094如图6所示,某机场新建主跑道健康监测项目,监测项目包括指定点位的板顶、板底水平应变,板中和板角温度梯度,传感器均为电信号设备,电缆为4芯铠装,直径5MM,传感器标距为46CM。传感器布设方案以混凝土板为单位,在平行和垂直于主跑道方向上均布设置,板中为综合信息捕捉位置,项目要求安装施工1、作为机场道面项目,必须最大程度保证道面结构安全;2、传感器。

31、线缆必须通过基层内部管道接出,仓内不能残留线缆。3、必须保证温度梯度埋设精度(毫米级),同时板内须布设4层温度传感器。0095应用本发明所示传感器固定装置,结构本身为钢质材料,钢管外径和壁厚之比为10,结构强度满足道面设计要求。刻度管标尺精度为MM级,满足温度计安装要求。对于安装过程,通过套圈调节高度,使用2只活动悬臂就能实现板顶板底的应变计布设;对于板中点位,应变计可以通过2层共4只活动悬臂实现双方向、高低层位布设,同时另外一个方向的4层活动悬臂能够实现温度梯度,同时还可以根据温度梯度的需求增加套圈和悬臂数量,实现单点位的大容量信息收集。板中刻度管口径为3CM,分3孔进线,能够轻松通过8根电。

32、缆;其余点位刻度管口径为2CM,也分3孔进线。通过基层预埋管道,道面内部没有冗余线缆,实现“管线”一体化(如图5所示),对于线路实现全通道保护,保证了传感器存活率。0096实施例2(高速公路大跨度、分布式、快速敷设)0097某高等级公路健康监测项目,项目目标为评价重载交通下的道面服务寿命,监测对象包括板顶、板底水平应变,混凝土板竖向应变。传感器采用光纤光栅技术,标距为35CM。项目要求1、为捕捉行车速度信息,应变计必须实现分布式布置,如图7所示;2、如图8所示,为捕捉轮迹信息,竖向应变计在垂直于行车方向上间距为10CM。3、为保证工期,要求传感器安装工程不能影响路面浇筑过程,即混凝土施工与传感。

33、器埋设同步进行。4、路面浇筑施工中使用的混凝土流动性较差,必须避免施工过程中的停滞。5、现场施工以仓为单位,采用排阵的方式施工,采用小型挖掘机进行整平,传感器安装不得改变施工工艺。0098应用本发明中的传感器固定装置,选取刻度管直径为2CM,钢管外径和壁厚之比为10,单孔进线(下部),分三层布设,其中中部活动悬臂长度为35CM,保证竖向应变计间距10CM。利用预埋管道,结合光纤传感器传输距离远的特点,轻松实现分布式布设。0099为保证施工进度,首先刻槽敷设管道,提前钻孔安装膨胀螺栓套筒,并做好覆盖措施。根据设计图纸提前将传感器预先安装在支架上并完成光缆走线,预先将安装完毕的支架首先存放在现场。。

34、浇筑进行到指定位置,将支架底座用膨胀螺栓快速固定即可进行整平,同时顶部基座安装一面标识小旗,提醒施工人员进行保护。振捣过程中,仅需要在小旗附近10CM内换用人工振捣,振捣结束后立即卸掉小旗,完成安装过程,对振捣过程和效果不会产生影响。整个操作流程简单迅速,安装过程中的大部分工作可以在施工前进行,单个点位传感器安装工作(固定走线)小于3分钟,避免了对道面浇筑带来的延误。说明书CN103266551A8/8页100100综上所述,本发明采用半封闭管式钢材作为支架主体受力结构,本身稳定性高,足够承受施工时产生的冲力,同时对于道面本身的影响较小;另一方面支架与预埋管线相通,能实现对传感器脆弱线路的最大。

35、化保护。本发明还采用滑动式可调节的套圈作为高度和角度调节装置,可以灵活设定,减少操作时间,极大提高了安装精度,并通过套圈结构的合理设计和材料的有效选取,能够实现零部件的多功能应用,极大的简少了配件数量和加工工序,另一方面也提高了传感器固支结构的稳定性。本发明的整个支架系统构造简单,功能齐全,同时可以根据应用环境和目的进行不同的改装,能够适应大面积、快速、开放式的土木施工要求。并从传感器埋设精度、速度、安全三方面出发,综合考虑传感器埋设施工中的工作要素和施工难点,以通用性和一体化为使用要求,为机场乃至土木工程结构健康监测工程提供了一种多功能、模块化的支架,以此为基础,传感器存活率和埋设精度将得到。

36、有效保障,对于道面结构的影响进一步降低,同时将极大得优化现场施工组织。0101综上所述,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。0102上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。说明书CN103266551A101/4页11图1图2说明书附图CN103266551A112/4页12图3图4说明书附图CN103266551A123/4页13图5图6图7说明书附图CN103266551A134/4页14图8说明书附图CN103266551A14。

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