光纖光柵智能地秤及其試驗研究.pdf

1、近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長,公路、橋梁建設(shè)得到了飛速發(fā)展.普遍的超負(fù)荷運(yùn)行直接影響了公路和橋梁壽命,為此設(shè)立地秤(又稱為汽車衡)對車輛加以計量和限載,可以有效控制超載.此外,利用地秤的監(jiān)測結(jié)果可以有效評估公路、橋梁的服役安全狀態(tài).目前得到廣泛應(yīng)用的地秤是電子式地秤,其耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際工程的需要.因此,發(fā)展耐久性優(yōu)良的新一代地秤,這對有效維護(hù)重要的公路和橋梁具有重要意義.本文利用光纖光柵的智能感知特性研制開發(fā)出一種智能汽車衡——

2、光纖光柵智能地秤.其基本思想是將光柵置于鋼筋混凝土梁體內(nèi),利用光柵監(jiān)測梁體變形間接獲得導(dǎo)致梁體變形的汽車荷載.主要研究工作與成果如下:首先,根據(jù)實際公路路面車輛荷載監(jiān)測的需要,提出了由六根受力(分擔(dān)重量)明確、簡單支撐的光纖光柵感知梁及其跨中支撐臺面板組成的結(jié)構(gòu)式光纖光柵智能地秤;根據(jù)光纖光柵的傳感特性,推導(dǎo)建立了光纖光柵智能地秤稱重計算的基本公式.其次,在光纖光柵智能地秤基本原理的基礎(chǔ)上,提出了光纖光柵感知梁、臺面板、支座的構(gòu)造形式和

3、強(qiáng)度、變形與疲勞設(shè)計方法.感知梁構(gòu)造上采用工字鋼與鋼筋混凝土組合梁、光纖傳感器采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料-光纖光柵復(fù)合式傳感筋并布設(shè)在與工字鋼疊合的鋼筋混凝土梁中;臺面板可以是鋼板或鋼筋混凝土板;支座可以是球形或柱形鉸支座.第三,設(shè)計制作了8根工字鋼與鋼筋混凝土組合式光纖光柵感知梁,對感知梁進(jìn)行了精確度、靈敏度、線性度和重復(fù)性等方面的試驗和標(biāo)定,得到了滿足稱重需要的結(jié)果.最后,設(shè)計制作了鋼筋混凝土地秤臺面,將標(biāo)定好的六根光纖光柵感知梁通過柱形