基于FBG技術(shù)的瀝青路面應(yīng)變傳感器開發(fā)與性能研究.pdf

1、公路是國家或地區(qū)間進(jìn)行交流的紐帶,也是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。路面是公路的主要組成部分,它直接承受高速行駛的車輛荷載作用,并抵御各種惡劣的自然條件。由于車輛數(shù)量猛增且迅速大型化,致使公路路面也面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn),出現(xiàn)了很多破損現(xiàn)象,直接影響道路的通車效率和行車安全。因此,研究在不同荷載作用下不同路面結(jié)構(gòu)層之間的荷載、應(yīng)變傳遞規(guī)律顯得非常重要。光纖光柵是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的新型傳感元件,近幾年來大量光纖光柵傳感器用于了土木

2、工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測當(dāng)中。但是,由于裸光纖光柵無法適應(yīng)工程的粗放式施工要求,必需先對(duì)其進(jìn)行封裝,而后再用到結(jié)構(gòu)當(dāng)中,光纖光柵封裝工藝的研究成為了光纖光柵應(yīng)用的關(guān)鍵問題。本文針對(duì)瀝青路面應(yīng)變測試的需求,提出了一種基于熱塑性樹脂(聚丙烯)封裝的光纖Bragg光柵傳感器(PP-OFBG應(yīng)變傳感器),并用解調(diào)設(shè)備對(duì)傳感器的整個(gè)封裝過程作了實(shí)時(shí)監(jiān)測;對(duì)傳感器的力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、傳感性能也進(jìn)行了深入的研究,得到了該傳感器的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和彈性模量等力

3、學(xué)性能指標(biāo);考查了光纖光柵與封裝材料之間的粘結(jié)情況,通過傳感器的標(biāo)定試驗(yàn)得到了傳感器的靈敏度系數(shù)和重復(fù)性能。將研發(fā)的PP-OFBG應(yīng)變傳感器分別布設(shè)到混凝土柱和瀝青混凝土梁中,測出了混凝土柱連續(xù)7天的早期固化情況,隨后對(duì)柱子進(jìn)行了軸心壓縮試驗(yàn)。試驗(yàn)證明,傳感器的封裝材料與光柵之間、傳感器與混凝土柱之間的粘結(jié)和協(xié)調(diào)變形性能很好。對(duì)布設(shè)傳感器的瀝青混凝土梁用MTS試驗(yàn)機(jī)做靜、動(dòng)載試驗(yàn),測定了梁在荷載作用下的應(yīng)變。由于該應(yīng)變傳感器的彈性模量在