CN115266075B - 鼓凸自感知的板式支座及制作方法、监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了鼓凸自感知的板式支座及制作方法、监测系统及监测方法，应用于桥梁支座技术领域，板式支座基于圆形板式支座，在圆形板式支座的环形侧面设置螺旋缠绕的应变传感光纤并固定，监测系统基于板式支座，通过传输光纤将多个的板式支座的应变传感光纤和光纤信号分析装置串接成回路，制作方法包括A1、设置凹槽，A2、布设应变传感光纤，A3、封装，监测方法包括B1、测量光功率损耗值，B2、计算圆形板式支座的鼓凸应变值，B3、重复计算得到所有鼓凸应变值，B4、根据鼓凸应变值变化情况判断支座健康状况；本方案能够自感知支座产生的缺陷，充分发挥光纤高精度、长距离、低成本的优势，实现对大量支座的远程自动化实时在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁支座力学响应监测技术领域，特别涉及鼓凸自感知的板式支座及制作方法、监测系统及监测方法。
背景技术
桥梁支座是桥梁结构的重要部件，支座将桥梁上部结构与下部结构相连，其主要功能是将桥梁结构的上部荷载传递至下部结构，能够协调上部结构的变形，对保障桥梁正常运行具有重要作用，因此支座健康状态关乎整个桥梁结构的运行安全。桥梁支座缺陷病害的种类众多，板式橡胶支座的不均匀鼓凸是其中较为典型的缺陷病害，当板式橡胶与支座内加劲钢板粘结不良，在荷载作用下发生钢板与橡胶脱胶，引起不均匀的鼓凸，严重时就会出现起鼓开裂甚至爆裂。
桥梁支座监测往往是桥梁健康监测中相对薄弱的环节，支座的损耗或损坏难以及时查纠，轻则造成桥梁主体结构倾斜，重则造成桥梁主体结构的脱落。以往的监测方法多以人工定检为主，以应变计、位移计为代表的点式传感由于传感器本身尺寸及耐久性问题，往往难以发挥功效，随着无人机、摄影技术的发展，以自动巡检和定点影视技术的监测方法开始兴起，受桥梁所处位置和支座有限空间的约束，以人工定检的方法无法检测到支座的受力情况以及无法确定支座的实际工作状态，点式监测方法受限于桥梁所处气候环境影响难以保质工作，新兴监测手段无法兼顾成本，且上述监测技术均难以实现广域覆盖、超长持时的实时监测，难以协调成本与海量、持续测量之间的矛盾，进而无法实时监控桥梁支座的健康状态。
随着我国桥梁数量的不断扩增，配备的支座数量更是数以亿计，对桥梁支座的检测工作量繁杂，自动化程度高、覆盖数量多的智能支座监测方法及系统仍处于探索阶段。针对以上问题，围绕板式橡胶支座不均匀鼓凸缺陷病害检测这一关键问题，开展面向持时、耐久、自动化的板式支座及不均匀鼓凸缺陷病害实时智能感知方法设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述人工定检的不足，提供鼓凸自感知的板式支座及制作方法、监测系统及监测方法，解决了矩形板式橡胶支座依靠人工定期检查，人力物力成本高、检查频率有限、不能完全及时发现支座等桥梁构件的病害等问题，确定合理的布设方法与布设参数，方便对检测参数进行解译分析，能够对海量支座不均匀鼓凸病害同时在线自感知监测，能够高精度、高耐久、长距离、长持时地连续监测，针对性地开展现场检查和维护，具有广覆盖、成本低的优点，具有较好的工程应用价值。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
鼓凸自感知的板式支座，其包括圆形板式支座和应变传感光纤，应变传感光纤以圆形板式支座的竖向中轴为中心螺旋缠绕在圆形板式支座的侧面，应变传感光纤在圆形板式支座的侧面上缠绕多圈并固定，应变传感光纤留有对外连接的首端和尾端。现有的桥梁支座检查，是通过人工到现场定期普查的方式进行，这种方式检查频率有限、人力物力成本高、效率低，且不能及时发现桥梁支座的异常；而本方案采用圆形板式支座，应变传感光纤能够顺利缠绕为螺旋状态，避免发生折断的现象，同时通过应变传感光纤的缠绕设置，能够简化计算，通过应变传感光纤的光功率损耗值和曲率半径变化值即可对圆形板式支座的鼓凸情况进行监测，实时监测变形情况，以便了解到圆形板式支座的真实的鼓凸情况，针对性地开展现场检查和维护。
在本发明较佳的实施方案中，上述应变传感光纤为单模光纤，应变传感光纤的外径≤1mm；通过单模光纤的设置，方便将其设在圆形板式支座的侧面，能够提高光纤传感精度。
在本发明较佳的实施方案中，上述应变传感光纤的缠绕圈数n的范围为：10≤ n≤15，n为整数；通过缠绕圈数的设置，保证足够的光纤缠绕圈数，有助于光纤传感信号的解调，同时避免过度增加传感标距，降低传感性能。
在本发明较佳的实施方案中，上述圆形板式支座的侧面设有围绕自身的螺旋状凹槽，凹槽用于嵌入应变传感光纤；通过凹槽形状的设置，便于将应变传感光纤按螺旋状进行缠绕，形成螺旋形状。
在本发明较佳的实施方案中，上述凹槽的深度为[1.5mm，2.5mm]；通过凹槽设置，确保应变传感光纤能够嵌入圆形板式支座的侧面，方便在圆形板式支座上进行缠绕。
在本发明较佳的实施方案中，上述板式支座还包括封装胶，应变传感光纤和圆形板式支座之间通过封装胶固定；通过封装胶的设置，能够将应变传感光纤进行固定，同时在应变传感光纤外部形成保护，避免外部荷载作用在光纤上导致的破损情况，保证测试的精度不受影响。
鼓凸自感知的板式支座的监测系统，其采用上述的鼓凸自感知的板式支座，监测系统包括圆形板式支座、应变传感光纤、传输光纤和光纤信号分析装置，多个圆形板式支座的应变传感光纤的首端和尾端分别连接有传输光纤，光纤信号分析装置和多个应变传感光纤通过传输光纤串接形成回路；通过传输光纤能够将多个圆形板式支座串接并接入光纤信号分析装置，通过光纤信号分析装置测量应变传感光纤的实时光功率损耗值，能够为分析圆形板式支座的鼓凸情况提供数据支持，能够远程进行实时监测，实现大量圆形板式支座的在线分析。
在本发明较佳的实施方案中，上述传输光纤采用铠装光纤；通过铠装光纤能够对不同圆形板式支座之间的部分进行保护，避免光纤受外部荷载的影响，保障了光纤信号的传输。
鼓凸自感知的板式支座的制作方法，制作上述的鼓凸自感知的板式支座，制作方法包括以下步骤：
A1、在圆形板式支座的环形侧面设置缠绕其多圈的螺旋状凹槽，使用清洁液清洗凹槽；
A2、在凹槽内紧贴布设应变传感光纤，布设时通过施加预应力将应变传感光纤拉紧铺设，并对应变传感光纤进行检测，确保应变传感光纤完好；
A3、在凹槽两端部外预留一截应变传感光纤，并分别作为应变传感光纤的首端和尾端，向凹槽内注入封装胶进行凹槽封填，最后在应变传感光纤的侧面涂覆一层厚度范围为[0.5mm，1.5mm]的封装胶。
通过先在圆形板式支座侧面设置凹槽、布设应变传感光纤、最后用胶封装，能够在圆形板式支座的基础上，将应变传感光纤进行结合，形成整体的圆形板式支座，作为一个模块，方便在组网为监测系统时进行连接，组网连接方便快捷。
鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其采用上述的鼓凸自感知的板式支座监测系统，圆形板式支座为桥梁施工时预先设置的，监测方法包括以下步骤：
B1、通过光纤信号分析装置测量单圈应变传感光纤的初始光功率损耗值、实际光功率损耗值和曲率半径变化值；
B2、通过单圈的曲率半径变化值与光功率损耗差值计算该圈应变传感光纤在圆形板式支座侧面处的鼓凸应变值ε i ：
ΔR i =ε i R i
其中，ΔB i为圆形板式支座外侧鼓凸引起的单圈应变传感光纤的光功率损耗差值，Δα i 应变传感光纤宏观弯曲损耗系数，即单位长度应变传感光纤的弯曲光功率损耗差值，r为圆形板式支座的半径，ε i 为单圈缠绕的应变传感光纤位置处的圆形板式支座外侧鼓凸应变值，d为应变传感光纤的缠绕螺距，μ为圆形板式支座材料的泊松比；ΔR i 为单圈应变传感光纤宏观弯曲引起的曲率半径变化值，R i 为圆形板式支座未鼓凸时单圈缠绕的应变传感光纤曲率半径；
B3、重复步骤B1～B2直至计算得到圆形板式支座侧面的所有圈应变传感光纤的鼓凸应变值ε i ；
B4、根据圆形板式支座的侧面鼓凸应变值变化情况ε i ，判断各圆形板式支座的健康状况。
通过光纤信号分析装置获取应变传感光纤的数据，再通过应变传感光纤的单圈曲率半径变化值与光功率损耗差值的关系间接计算圆形板式支座的侧面各位置鼓凸，得到整个圆形板式支座的不均匀鼓凸情况，方便将光纤信号分析装置的信号转化为鼓凸情况，便于计算，实现对多个圆形板式支座的在线组网监测，实时监测到桥梁支座的健康状况，及时发现桥梁支座的异常情况。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的板式支座，通过应变传感光纤螺旋缠绕在圆形板式支座的侧面，当圆形板式支座环形侧面发生不均匀鼓凸时，通过测量单圈的应变传感光纤的光功率损耗，能够简化计算，利用光功率损耗与光纤曲率半径之间的关系计算得到变形量，进而对圆形板式支座侧面的变形情况进行实时监测；而现有的监测仪器在暴露环境中使用性能较短，尤其像山区、寒区大桥，在寒冷、大风环境下，监测仪器及传感器极易损坏，而本发明的光纤置于支座内，体积较小，方便安装，不暴露在环境中，耐久性能高，而光纤本身的材质，使得其耐久性较好，长时间保持稳定，其内部信号传输精度高，所以本发明能够高精度、高耐久地连续监测，以便了解到圆形板式支座的鼓凸缺陷病害情况，针对性地开展现场检查和维护。
2、本发明板式支座的监测系统，能够在有限成本内，实现面向海量支座的实时在线健康监测，能够长距离、长持时地进行连续监测，相对于现有的监测，减少了目测检测、点式传感等检测技术面临的繁重检测工作量问题，有效节约视频摄影、无人机遥测等新兴监测技术的巨额检测成本，为支座维修养护提供数据支持；同时，本发明能够实现扩充和复制，方便将多个圆形板式支座进行组网连接，形成自感知的监测系统，短时间内获取异常数据。
3、本发明板式支座的制作方法，制作过程简单、安装便捷、操作方便，具有适应复杂恶劣工程环境的耐久性能，易于在工程现场开展，方便在组网为监测系统时进行连接，组网连接方便快捷。
4、本发明监测系统的监测方法，通过应变传感光纤按螺旋缠绕方式设置在圆形板式支座，通过光纤信号分析装置对不同位置的圆形板式支座应变传感光纤进行监测，以光功率损耗作为间接测量物理量，实现对桥梁支座不均匀鼓凸的实时监测与演算分析，得到整个圆形板式支座的不均匀鼓凸情况，方便将光纤信号分析装置的信号转化为鼓凸情况，便于计算，实现对多个圆形板式支座的在线组网监测，实时监测到桥梁支座的健康状况，及时发现桥梁支座的异常情况。
附图说明
图1为本发明的鼓凸自感知的板式支座的示意图；
图2为本发明的圆形板式支座的纵截面局部示意图；
图3为本发明的鼓凸自感知的板式支座的监测系统的示意图；
图4为本发明的鼓凸自感知的板式支座的制作方法的步骤图；
图5为本发明的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法的步骤图。
图中标记：1-圆形板式支座；11-凹槽；2-应变传感光纤；21-首端；22-尾端；3-传输光纤；4-光纤信号分析装置。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
请参照图1，本实施例提供鼓凸自感知的板式支座，其包括圆形板式支座1和应变传感光纤2，本实施例是基于现有的圆形板式支座1基础上进行的设计，圆形板式支座1采用橡胶材质制成，圆形板式支座1用于桥梁的施工，圆形板式支座1的顶底两面为圆形面，其侧面为环形侧面，应变传感光纤2设置在该环形侧面上，应变传感光纤2以螺旋状缠绕在圆形板式支座1的环形侧面，缠绕后，应变传感光纤2在圆形板式支座1的侧面预留首端21和尾端22，该首端21和尾端22分别用于对外连接，如组网连接时，通过该首端21和尾端22能够将不同的圆形板式支座1的应变传感光纤2进行连接；通过圆形板式支座1，应变传感光纤2能够顺利缠绕为螺旋状态，当圆形板式支座1不均匀鼓凸时，绕其竖向中轴的每一单圈应变传感光纤2回路产生光功率损耗，通过对光功率损耗值进行测量，实现圆形板式支座1不均匀鼓凸的实时监测，通过对变形情况解译和分析，便于了解到圆形板式支座1的真实的鼓凸情况，针对性地开展现场检查和维护。
请参照图2，本实施例中，圆形板式支座1的侧面设有围绕自身的螺旋状凹槽11，通过凹槽11形状的设置，便于将应变传感光纤2按螺旋状进行缠绕，形成螺旋形状，缠绕方式能够简化计算，简便地对圆形板式支座1的鼓凸情况进行监测。该螺旋状凹槽11的围绕中心为圆形板式支座1的竖向中轴，在圆形板式支座1的侧面的一处沿竖向方向上，凹槽11的相邻圈之间具有间隔，该间隔距离为缠绕螺距。应变传感光纤2的缠绕圈数n的范围为:10≤ n≤15，n为整数，可取10圈、15圈，本实施例中为10圈，缠绕圈数与缠绕半径相关，即缠绕圈数与缠绕的曲率半径相关，缠绕圈数形成了缠绕螺距，缠绕的应变传感光纤2越密集时，缠绕圈数越多，通过缠绕圈数的设置，保证足够的光纤缠绕圈数，有助于光纤传感信号的解调，同时避免过度增加传感标距，降低传感性能；在缠绕时，通过分析不同缠绕圈数情况下应变传感光纤2的总长度变化可确定最佳螺距，以光纤发生不同应变时总长度变化最小为原则，分析得出缠绕半径与缠绕螺距比例为1:2时最优，但限于圆形板式支座1的半径相较于支座高度大得多，一般半径可达700mm，按上面提到的最优比例去布设光纤不可行，但由于光纤缠绕的圈数本质上对光纤总长度变化影响不大，在充分考虑本发明的目的前提条件下，即测量不均匀鼓凸为目的，则采取相对密集的布设方式能感知支座不同位置的径向变形，从而达到测量不均匀鼓凸的目的，故在一般圆形板式支座1高度为100~200mm的情况下，布设10~15圈光纤可以感知10余个不同高度位置处支座的径向位移，将不同位置处的径向位移连成一条直线，即可发现那些高度位置处出现了不同的径向位移，通过长时间的观测可以判定哪些位置极可能出现破坏，进而分析圆形板式支座1的鼓凸情况。
本实施例中凹槽11用于嵌入应变传感光纤2，凹槽11的深度为[1.5mm，2.5mm]，可采用1.5mm或2.5mm，也可采用两者之间的值，如本实施例采用2.0mm，应变传感光纤2为单模光纤，应变传感光纤2的外径≤1mm，本实施例中应变传感光纤2的外径为0.9mm，该凹槽11深度的设置，能够为应变传感光纤2提供足够的嵌入空间，进而使得应变传感光纤2嵌入圆形板式支座1的侧面内；通过凹槽11设置，确保应变传感光纤2能够嵌入圆形板式支座1的侧面，方便在圆形板式支座1上进行缠绕。应变传感光纤2缠绕时，应变传感光纤2以圆形板式支座1的竖向中轴为中心螺旋缠绕在圆形板式支座1的侧面，应变传感光纤2在圆形板式支座1的侧面上缠绕多圈并固定，通过单模光纤的设置，方便将其设在圆形板式支座1的侧面，能够提高光纤传感精度；应变传感光纤2留有对外连接的首端21和尾端22，在使用本实施方案的板式支座进行组网连接时，应变传感光纤2的首端21与传输光纤3的一端连接，应变传感光纤2的尾端22与另一段传输光纤3的一端连接。
本实施例的板式支座还包括封装胶，封装胶用于胶结，应变传感光纤2和圆形板式支座1之间通过封装胶固定，本实施例的封装胶采用AB双组分环氧树脂胶，将应变传感光纤2嵌入至凹槽11后，在凹槽11的两端外侧预留应变传感光纤2的首端21和尾端22，然后再将封装胶封填在凹槽11内，胶结完成后，再在圆形板式支座1的侧面涂覆一层封装胶；通过封装胶的设置，能够将应变传感光纤2进行固定，同时在应变传感光纤2外部形成二次保护，避免外部荷载作用在光纤上导致的破损情况，保证测试的精度不受影响。
实施例2
请参照图3，本实施例提供鼓凸自感知的板式支座的监测系统，其采用实施例1的鼓凸自感知的板式支座，监测系统包括圆形板式支座1、应变传感光纤2、传输光纤3和光纤信号分析装置4，圆形板式支座1用于桥梁施工中，各桥梁设置多个不同的圆形板式支座1，应变传感光纤2设在圆形板式支座1，而不同圆形板式支座1之间通过传输光纤3进行组网连接，光纤信号分析装置4通过传输光纤3接入；通过传输光纤3能够将多个圆形板式支座1串接并接入光纤信号分析装置4，通过光纤信号分析装置4测量应变传感光纤2的实时光功率损耗值，能够为分析圆形板式支座1的鼓凸情况提供数据支持，能够远程进行实时监测，实现大量圆形板式支座1的在线分析。
本实施例中，传输光纤3采用铠装光纤，不同圆形板式支座1之间通过传输光纤3进行连接，传输光纤3的一端与应变传感光纤2的首端21连接，另一传输光纤3的一端与应变传感光纤2的尾端22连接，按此方式依次将不同的圆形板式支座1进行组网，组网后，多个圆形板式支座1的应变传感光纤2通过传输光纤3串接，串接后，再通过传输光纤3接入光纤信号分析装置4，光纤信号分析装置4具有输入和输出端，使用组网后两端的传输光纤3分别接入，这样将应变传感光纤2、光纤信号分析装置4进行串接，光纤信号分析装置4和多个应变传感光纤2通过传输光纤3串接形成回路，通过铠装光纤能够对不同圆形板式支座1之间的部分进行保护，避免光纤受外部荷载的影响，保障了光纤信号的传输。
本实施例中，光纤信号分析装置4采用OTDR光纤功率损耗测量仪，该仪器的测量波长范围1310nm~1550nm，最大单模测量距离260km，动态范围36dB，单模脉冲宽度最小3ns，光功率损耗分辨率0.001dB，最单模小采样分辨率0.04m，测量仪器与铠装光纤通过FC/APC接头连接；采用OTDR光纤功率损耗测量仪，测试光纤回路的光功率损耗值，通过光功率损耗值与光纤缠绕长度之间的关系计算得到各位置处的鼓凸应变值。
实施例3
请参照图4，本实施例提供鼓凸自感知的板式支座的制作方法，制作实施例1中的鼓凸自感知的板式支座，制作方法包括以下步骤：
A1、在圆形板式支座1的环形侧面设置缠绕其多圈的螺旋状凹槽11，设置凹槽11时，通过ArtCAM雕刻软件沿圆形板式支座1的侧表面绘制凹槽11，使得凹槽11以圆形板式支座1的竖向中轴为中心，螺旋缠绕布设在圆形板式支座1的侧面，雕刻完成后，使用清洁液清洗凹槽11。
A2、在凹槽11内紧贴布设应变传感光纤2，布设时通过施加预应力将应变传感光纤2拉紧铺设，对应变传感光纤2施加张拉预应力，使应变传感光纤2始终保持拉直状态，沿圆形板式支座1的侧面上凹槽11的延伸路径，将应变传感光纤2紧铺在凹槽11内，并在应变传感光纤2布设完成后，对应变传感光纤2进行检测，确保应变传感光纤2完好。
A3、在凹槽11两端部外预留一截应变传感光纤2，并分别作为应变传感光纤2的首端21和尾端22，向凹槽11内注入封装胶（AB双组分环氧树脂胶）进行凹槽11封填，将各圆形板式支座1的应变传感光纤2的首端21和尾端22分别与铠装光纤的端部连接，最后在应变传感光纤2的侧面涂覆一层厚度范围为[0.5mm，1.5mm]的封装胶，涂覆厚度可为0.5mm，也可为1.5mm，本实施例采用1.0mm厚度。
通过先在圆形板式支座1侧面设置凹槽11、布设应变传感光纤2、最后用胶封装，能够在圆形板式支座1的基础上，将应变传感光纤2进行结合，形成整体的圆形板式支座1，作为一个模块，方便在组网为监测系统时进行连接，组网连接方便快捷。
实施例4
请参照图5，本实施例提供鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其采用实施例2的鼓凸自感知的板式支座监测系统，圆形板式支座1为桥梁施工时预先设置的，监测方法包括以下步骤：
B1、通过光纤信号分析装置4测量单圈应变传感光纤2的初始光功率损耗值、实际光功率损耗值和曲率半径变化值；当圆形板式支座1发生不均匀鼓凸时，单圈缠绕的应变传感光纤2随着圆形板式支座1的不均匀鼓凸发生拉伸或压缩，引起单圈的应变传感光纤2曲率半径发生改变，进而引起应变传感光纤2的回路中光功率损耗，通过测量光纤回路的光功率损耗值，便于后续步骤中利用光功率损耗值与曲率半径之间的关系间接计算圆形板式支座1的不均匀鼓凸。
B2、通过单圈的曲率半径变化值与光功率损耗差值计算该圈应变传感光纤2在圆形板式支座1侧面处的鼓凸应变值ε i ；
先通过应变传感光纤2的单圈缠绕的宏观弯曲引起的光功率损耗的计算公式得到：
ΔB i = Δα i ×ΔL i （1）
式中，ΔB i为圆形板式支座1外侧鼓凸引起的单圈应变传感光纤2的光功率损耗差值，Δα i 应变传感光纤2的宏观弯曲损耗系数，即单位长度应变传感光纤2的弯曲光功率损耗差值，ΔL i 为圆形板式支座1外侧鼓凸引起的单圈应变传感光纤的宏观弯曲长度变化值。
其中，通过光纤的性质得到：
式中，A、B为应变传感光纤2宏观弯曲损耗系数的计算参数，而A、B通过下列公式获得：
式中，λ为光纤信号分析装置4测得的的波长，λ c 为应变传感光纤2的截止波长，n 1、n 2分别为应变传感光纤2的纤芯和应变传感光纤2的包层的折射率，ΔR i 为单圈应变传感光纤2的宏观弯曲引起的曲率半径变化值。
根据圆形板式支座1的鼓凸变形得到曲率半径变化值ΔR i ：
ΔR i =ε i R i （5）
式中，R i 为支座未鼓凸时单圈缠绕光纤的曲率半径，ε i 为单圈缠绕光纤位置处支座外围鼓凸应变值。
支座外围鼓凸引起单圈缠绕光纤宏观弯曲的长度变化值计算公式如下：
式中，ΔL i 为支座外围鼓凸单圈缠绕光纤宏观弯曲长度变化值，d为缠绕螺距，r为圆形板式橡胶支座半径，μ为支座材料的泊松比。
将公式（3）、（4）代入公式（2）求解，再联立公式（1）、（2）、（5）和（6），根据光纤分析装置测得的数据，得到圆形板式支座1外侧任一环向位置的鼓凸应变ε i 。简化地，通过下列公式可进行求解：
ΔR i =ε i R i （5）
其中，ΔB i为圆形板式支座1外侧鼓凸引起的单圈应变传感光纤2的光功率损耗差值，Δα i 应变传感光纤2宏观弯曲损耗系数，即单位长度应变传感光纤2的弯曲光功率损耗差值，r为圆形板式支座1的半径，ε i 为单圈缠绕的应变传感光纤2位置处的圆形板式支座1外侧鼓凸应变值，d为应变传感光纤2的缠绕螺距，μ为圆形板式支座1材料的泊松比；ΔR i 为单圈应变传感光纤2宏观弯曲引起的曲率半径变化值，R i 为圆形板式支座1未鼓凸时单圈缠绕的应变传感光纤2曲率半径。
B3、重复步骤B1～B2直至计算得到圆形板式支座1侧面的所有圈应变传感光纤2的鼓凸应变值ε i ；根据ε i 的变化情况，得到圆形板式支座1的不均匀鼓凸引起的不均匀应变分布情况。
B4、根据圆形板式支座1的侧面鼓凸应变值变化情况ε i ，判断各圆形板式支座1的健康状况。
通过光纤信号分析装置4获取应变传感光纤2的数据，再通过应变传感光纤2的单圈曲率半径变化值与光功率损耗差值的关系间接计算圆形板式支座1的侧面各位置鼓凸，得到整个圆形板式支座1的不均匀鼓凸情况，方便将光纤信号分析装置4的信号转化为鼓凸情况，便于计算，实现对多个圆形板式支座1的在线组网监测，实时监测到桥梁支座的健康状况，及时发现桥梁支座的异常情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测系统包括鼓凸自感知的板式支座、传输光纤（3）和光纤信号分析装置（4），所述鼓凸自感知的板式支座包括圆形板式支座（1）和应变传感光纤（2），所述圆形板式支座（1）为桥梁施工时预先设置的，所述应变传感光纤（2）以圆形板式支座（1）的竖向中轴为中心螺旋缠绕在所述圆形板式支座（1）的侧面，所述应变传感光纤（2）在所述圆形板式支座（1）的侧面上缠绕多圈并固定，所述应变传感光纤（2）留有对外连接的首端和尾端，应变传感光纤（2）的首端（21）与传输光纤（3）的一端连接，应变传感光纤（2）的尾端（22）与另一段传输光纤（3）的一端连接；光纤信号分析装置（ 4） 通过传输光纤（ 3） 接入；
监测方法包括以下步骤：
B1、通过所述光纤信号分析装置（4）测量单圈所述应变传感光纤（2）的初始光功率损耗值、实际光功率损耗值和曲率半径变化值；
B2、通过单圈的曲率半径变化值与光功率损耗差值计算该圈应变传感光纤（2）在圆形板式支座（1）侧面处的鼓凸应变值ε i ：
ΔR i =ε i R i
其中，ΔB i为圆形板式支座（1）外侧鼓凸引起的单圈应变传感光纤（2）的光功率损耗差值，Δα i 应变传感光纤（2）宏观弯曲损耗系数，即单位长度应变传感光纤（2）的弯曲光功率损耗差值，r为圆形板式支座（1）的半径，ε i 为单圈缠绕的应变传感光纤（2）位置处的圆形板式支座（1）外侧鼓凸应变值，d为应变传感光纤（2）的缠绕螺距，μ为圆形板式支座（1）材料的泊松比；ΔR i 为单圈应变传感光纤（2）宏观弯曲引起的曲率半径变化值，R i 为圆形板式支座（1）未鼓凸时单圈缠绕的应变传感光纤（2）曲率半径；
B3、重复步骤B1～B2直至计算得到所述圆形板式支座（1）侧面的所有圈应变传感光纤（2）的鼓凸应变值ε i ；
B4、根据圆形板式支座（1）的侧面鼓凸应变值变化情况ε i ，判断各圆形板式支座（1）的健康状况。
2.根据权利要求1所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述应变传感光纤（2）为单模光纤，所述应变传感光纤（2）的外径≤1mm。
3.根据权利要求2所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述应变传感光纤（2）的缠绕圈数n的范围为：10≤ n ≤15，n为整数。
4.根据权利要求1所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述圆形板式支座（1）的侧面设有围绕自身的螺旋状凹槽，所述凹槽用于嵌入所述应变传感光纤（2）。
5.根据权利要求4所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述凹槽的深度为[1.5mm，2.5mm]。
6.根据权利要求1所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，还包括封装胶，所述应变传感光纤（2）和所述圆形板式支座（1）之间通过所述封装胶固定。
7.根据权利要求1所述的鼓凸自感知的板式支座监测系统的监测方法，其特征在于，所述鼓凸自感知的板式支座监测系统包括多个所述圆形板式支座（1），多个所述圆形板式支座（1）的应变传感光纤（2）的首端和尾端分别连接有传输光纤（3），所述光纤信号分析装置（4）和多个所述应变传感光纤（2）通过所述传输光纤（3）串接形成回路。
8.根据权利要求7所述的鼓凸自感知的板式支座的监测系统的监测方法，其特征在于，所述传输光纤（3）采用铠装光纤。
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