[发明专利]基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统及安装方法

说明书

本发明公开了一种基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统及安装方法，所述的防冲刷系统设置在位于水面下桥梁基础周围土体中，所述的自传感FRP网格包括相互垂直交织的横向FRP和竖向FRP，还包括锚入深层土体的自传感竖向FRP，所述的自传感竖向FRP与所述的横向FRP垂直相交，与所述的竖向FRP平行或者重合，在所述的自传感竖向FRP中设内置了应变传感器。通过利用FRP材料的高强力学和耐久性能，对桥梁基础周围土体形成围挡，阻止冲刷，保护桥梁。同时利用自传感FRP网格的自传感特性，实现对桥梁基础冲刷情况的长期有效监测，且施工简单，能够有效节约成本。

技术领域

本发明属于工程养护监测领域，具体涉及一种基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统及安装方法。

背景技术

桥梁水下基础是桥梁的关键部件，承担着将上部结构所承受的荷载传递给地基的首要任务，其安全状况直接影响桥跨结构的使用性、耐久性和安全性。但是，在水流作用下，基础周边的土体容易被冲刷侵蚀，严重时能够使基础失稳，发生桥梁垮塌。例如，1966年-2005年间，美国共垮塌桥梁至少1502座，其中因水下基础冲刷破坏导致的约58％。因此，对桥梁水下基础建立桥梁水下防冲刷系统并对冲刷状况实施长期监测和评估显得尤为重要。

目前，桥梁冲刷防护常用方法为抛石法，即在冲刷范围内设置反滤层并抛入石块，利用石块的重力阻止泥沙流失。此方法原理简单易施工，但长期效果不佳，尤其在水流较大较急的区域。桥梁基础冲刷监测方法主要有人工深度尺、声纳、雷达和时域反射计等，存在稳定性差、传感元件耐久性不足等缺点。

FRP材料主要有碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、芳纶纤维(AFRP)、玄武岩纤维(BFRP)等不同类型的纤维复合材料，其强度高，一般是普通钢筋的4-5倍及以上，耐久性能好，是提高工程结构长期性能的优良材料。光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感技术精度高，长期稳定性好，与FRP材料易复合形成自传感FRP材料，可进一步扩大适用范围和耐久性能。因此本发明采用自传感FRP网格制备桥梁的智能化防冲刷系统，利用FRP网格的高强力学性能和耐久性能，形成冲刷的长期“挡墙”，利用内置的FBG传感器，形成冲刷状况的长期监测网络。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统及安装方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统，所述的防冲刷系统设置在位于水面下桥梁基础周围的土体中，所述的自传感FRP网格包括相互垂直交织的横向FRP和竖向FRP，还包括锚入深层土体的自传感竖向FRP，所述的自传感竖向FRP与所述的横向FRP垂直相交，与所述的竖向FRP平行或者重合，在所述的自传感竖向FRP中设内置了应变传感器。

作为本发明的进一步改进，所述的自传感竖向FRP包括插入土体内的区段和与自传感FRP网格相交的区段。

作为本发明的进一步改进，所述的自传感竖向FRP包括位于中心的毛细管，所述的应变传感器位于毛细管内，包括依次相连的FBG和光纤引线，所述的FBG被若干个锚固点锚固在毛细管内，对应于自传感竖向FRP的嵌入土体的区段，所述的光纤引线伸出毛细管外与监控系统相连。

作为本发明的进一步改进，所述的毛细管的内径为0.5-0.8mm，壁厚为0.1-0.3mm。

作为本发明的进一步改进，所述的自传感FRP网格的网孔的边长小于或者等于1cm，所采用的横向FRP和竖向FRP的厚度大于或者等于1cm。

作为本发明的进一步改进，所述的横向FRP在接头处的重叠长度大于或者等于30cm。

根据以上所述的一种基于自传感FRP网格的桥梁防冲刷系统的安装方法，包括以下步骤：