CN115266076B - 基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法 - Google Patents

基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法，应用于桥梁支座力学响应监测技术领域，基于光纤传感的板式支座包括板式支座和分布式应变传感光纤，分布式应变传感光纤围绕板式支座侧面布设；监测***包括板式支座、信号传输光纤和光纤信号分析装置，各板式支座的分布式应变传感光纤通过信号传输光纤串接，形成组网的***；安装方法能够将监测***和桥梁施工结合起来，将多板式支座串接到一起组网；监测方法能够提取不同位置支座的应变数据，能够对复杂受力状态进行监测和分析，有助于了解桥梁支座的健康状况，便于支座的异常状况进行评估；该方案方便实时在线对板式支座进行监测，及时发现支座的异常，实时了解支座健康状况。

Description

基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法
技术领域
本发明涉及桥梁支座力学响应监测技术领域，特别涉及基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法。
背景技术
支座是桥梁中位于上部结构和下部结构之间的起传递荷载、适应变形等功能的重要部件。其要承载和传递来自上部结构的静荷载和活荷载，因此必须要在竖直方向上具有足够的强度和刚度；对于活动支座，还需要适应上部结构在温度、交通荷载和风荷载作用下的相对水平位移和转动，以尽可能减小因此而产生的结构附加力，使结构的受力与理论计算图式相符。因此，支座的工作性能和受力状况对于桥梁整体的良好运维起到尤为重要的影响。
板式橡胶支座是我国中小跨径桥梁使用最为广泛的一种支座类型之一。其病害主要形式有支座脱空、支座偏位、橡胶开裂、橡胶不均匀鼓凸、剪切开裂变形、钢垫板锈蚀等，由这些而导致的板式橡胶支座工作性能退化和受力状况异常，严重危害桥梁的安全使用，因此必须及时对支座进行检查，对于性能退化的支座需要及时更换，对于上部结构病害而导致的支座受力状况异常需要及时对主梁等相关构件进行加固和养护，使桥梁始终处在安全、健康的工作状态。
目前，对于板式橡胶支座的检查主要是目测、望远镜观测，摄影观测和仪器测量等现场定期巡检。然而主梁和桥墩之间安置支座的位置狭小，上述这些方法或作业难度较大，或检查精度不够；另外，我国已建的使用板式橡胶支座的中小跨径桥梁数量巨大，依靠这种人工定期巡检，显然需要投入大量的人力物力，成本很高，而且检查频率有限，不能完全及时发现支座等桥梁构件的病害。
因此，有必要研发一种实时在线的多个支座组网的力学响应监测***及方法，用于支座健康状况的评定和预警。
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巡检的不足，提供基于光纤传感的板式支座、监测***及安装、监测方法，改变了人工现场定期普查支座工作状况的常规做法，解决了板式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，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：
基于光纤传感的板式支座，其特征在于，包括板式支座和分布式应变传感光纤，一根分布式应变传感光纤围绕板式支座侧面一周布设，且分布式应变传感光纤的首尾两端用于对外连接，分布式应变传感光纤包括单元段，多段单元段在板式支座的各侧面上周期性连续布设；单元段包括竖向段和斜向段，在板式支座的侧面上，竖向段和斜向段之间的夹角为锐角，斜向段的两端分别与相邻单元段的竖向段连接形成“N”字形。
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；而本方案基于测量平面应力应变状态的直角应变，由于水平方向的正应力为零，将板式支座侧面设为多段周期布设的结构，能够遍布板式支座的四周各处位置，通过分布式应变传感光纤，方便实时在线对板式支座进行监测，以便对板式支座的应力应变分布、剪切变形和外荷载作用情况进行分析，及时发现支座产生的病害，便于有针对性地对支座健康状况进行评定和预警，从而进行现场检查和维护。
在本发明较佳的实施方案中，上述竖向段和斜向段之间的夹角为45°；通过夹角的设置，方便对剪切应变进行测量和分析，在测量时直接得到45°和90°两种角度下的应变数据，方便进行计算，简化了计算过程，降低了监测分析的难度。
在本发明较佳的实施方案中，上述分布式应变传感光纤布设形成的各弯曲处采用圆弧倒角平缓过度；通过倒角的设置，能够使分布式应变传感光纤在各弯曲处平缓过度，避免分布式应变传感光纤发生折断。
在本发明较佳的实施方案中，在上述板式支座的侧面上，单元段与板式支座的侧面各边缘之间具有间隔；通过间隔设置，避免板式支座局部变形产生的影响，根据圣维南原理，过渡一段距离后，局部受力的影响可忽略。
基于光纤传感的监测***，其采用上述的板式支座，监测***包括若干个板式支座、信号传输光纤和光纤信号分析装置，各板式支座之间通过信号传输光纤串接，光纤信号分析装置与信号传输光纤连接。
通过信号传输光纤，能够将多个不同的板式支座连在一起，采用一根信号传输光纤将各板式支座的分布式应变传感光纤串接起来，形成组网的监测***，能够在线实时监测多个板式支座的应变响应，监测效率高，能够同时测量，单个板式支座监测成本低，能够遍布桥梁的所有支座，应变数据完整。
在本发明较佳的实施方案中，上述监测***还包括应变监测点，应变监测点位于竖向段的中部和斜向段的端部；通过斜向段的端部的应变监测点能够同时测量竖直方向的应变和斜向方向的应变，这样在板式支座的各侧面均设有多个应变监测点，测量点位多，增加了监测数据，取均值进行计算，舍去不合理数值，减小测量误差，能够根据研究问题的不同，提取不同位置的应变数据；采用竖向段中部的应变监测点，也远离板式支座的边界，受局部受力影响小，数据更为合理。
在本发明较佳的实施方案中，位于上述斜向段的端部的应变监测点，用于测量竖向和斜向两个方向的应变；位于竖向段的中部的应变监测点，用于测量竖向方向的应变；通过获取各应变监测点的数据，能够计算得到其应变监测点的应力状态，进而进行分析，方便运算。
基于光纤传感的监测***的安装方法，其采用上述的基于光纤传感的板式支座，板式支座用于桥梁施工，监测***在成桥后安装，安装方法包括以下步骤：
A1、采用信号传输光纤将各板式支座的分布式应变传感光纤串接起来；
A2、将光纤信号分析装置接入信号传输光纤，各板式支座的分布式应变传感光纤、信号传输光纤和光纤信号分析装置形成回路。
通过光纤信号分析装置与信号传输光纤连接，再将信号传输光纤连接至板式支座的分布式应变传感光纤，这样形成串联回路；安装施工完成后即可对桥梁的支座进行监测，能够实时监测桥梁健康状况，方便组网监测。
基于光纤传感的监测***的监测方法，其采用上述的基于光纤传感的监测***，监测方法包括以下步骤：
B1、通过光纤信号分析装置对应变监测点进行测量，得到各应变监测点的应力应变数值；
B2、根据材料力学基本理论建立公式，并计算正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，建立的公式为：
σ y =E ε 90°
γ xy =ε 0° +ε 90° -2ε 45°
τ xy =Gγ xy
其中，ε 0° 为监测点处x正半轴方向的应变值，为0，ε 45° 为监测点处斜向45°的应变值，ε 90° 为监测点处竖直方向的应变值；
B3、统计所有监测点处的正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，按照平截面假定，拟合得到正应力σ y 和剪切应变γ xy 在水平截面x-z内的分布函数σ y （x,z）、γ xy （x,z）和τ xy （x,z）。
通过光纤信号分析装置获取各应变监测点的应力应变数值，能够在线实时监测各支座的应变响应，监测效率高，能够根据研究问题不同，提取不同位置支座的应变数据，进行分析时，基于材料力学的基本假定，通过应变应力状态，计算支座水平截面内的正应力、剪切应力、剪切应变的分布，还可以通过数值计算得到竖向荷载、偏心距离、剪力、剪切变形角等，能够对复杂受力状态进行监测和分析，有助于了解桥梁支座的健康状况，便于支座的异常状况进行评估。
在本发明较佳的实施方案中，上述监测方法还包括步骤：
B4、根据分布函数，绘制正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy 在板式支座上的分布图；
B5、根据分布图评估板式支座是否存在异常状况。
通过绘制分布图并利用分布图评估异常状况，能够直观地对支座应力和应变情况进行分析，方便判断是否存在脱空、偏压、剪切变形过大等状况，有利于实时了解桥梁支座的健康状况，快速作出判断。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、通过板式支座，能够遍布板式支座的四周各处位置，方便实时在线对板式支座进行监测，以便对板式支座的应力应变分布、剪切变形和外荷载作用情况进行分析，及时发现支座产生的病害，便于有针对性地对支座健康状况进行评定和预警，从而进行现场检查和维护。
2、通过监测***，能够将多个不同的板式支座连在一起，形成组网监测，能够在线实时监测多个板式支座的应变响应，监测效率高，能够同时测量，单个板式支座监测成本低，能够遍布桥梁的所有支座，应变数据完整，同时，利用光纤，基于光纤本身的材质，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，能够提供高精度、高耐久、长距离、长时间地连续监测。
3、通过安装方法，能够将光纤信号分析装置、信号传输光纤板式支座及支座及其分布式应变传感光纤串接，安装过程方便快捷，安装施工完成后即可对桥梁的支座进行监测，能够实时监测桥梁健康状况，方便组网监测。
4、通过监测方法，能够在线实时监测各支座的应变响应，监测效率高，能够根据研究问题不同，提取不同位置支座的应变数据，进行分析时，能够计算得到竖向荷载、偏心距离、剪力、剪切变形角等，能够对复杂受力状态进行监测和分析，有助于了解桥梁支座的健康状况，便于支座的异常状况进行评估；通过分布图，能够直观地并快速地判断是否存在脱空、偏压、剪切变形过大等状况。
附图说明
图1为本发明实施例1的基于光纤传感的板式支座的示意图；
图2为本发明实施例1的板式支座的侧面上分布式应变传感光纤的布置图；
图3为本发明实施例1的板式支座竖向段的分布式应变传感光纤布置位置图；
图4为本发明的实施例2的基于光纤传感的监测***的示意图；
图5为本发明实施例3的基于光纤传感的监测***的安装方法的步骤图；
图6为本发明实施例4的基于光纤传感的监测***的监测方法的步骤图；
图7为本发明的板式支座顺桥向的荷载分析图；
图8为本发明的板式支座跨桥向的荷载分析图；
图9为本发明的板式支座内一点的顺桥向水平截面内的应力状态示意图；
图10为本发明的板式支座内一点的跨桥向水平截面内的应力状态示意图。
图中标记：1-板式支座；2-分布式应变传感光纤；21-竖向段；22-斜向段；23-连接段；3-信号传输光纤；4-光纤信号分析装置；5-应变监测点。
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，本实施例提供基于光纤传感的板式支座，该板式支座1是在现有的桥梁支座基础上进行的改进，板式支座1采用橡胶材质制成，其包括板式支座1和分布式应变传感光纤2，分布式应变传感光纤2布设在板式支座1上，采用一根分布式应变传感光纤2围绕板式支座1侧面一周布设，一根分布式应变传感光纤2对应一个板式支座1，按上述设置后，分布式应变传感光纤2在板式支座1预留了首端和尾端，分布式应变传感光纤2的首尾两端分别用于对外连接，分布式应变传感光纤2以单元段为重复设置的单元，在板式支座1的各侧面上呈周期性连续设置；基于测量平面应力应变状态的直角应变，由于水平方向的正应力为零，将板式支座1侧面设为多段周期布设的结构，能够遍布板式支座1的四周各处位置，通过分布式应变传感光纤2，方便实时在线对板式支座1进行监测，以便对板式支座1的应力应变分布、剪切变形和外荷载作用情况进行分析，及时发现支座产生的病害，便于对支座健康状况进行评定和预警。
本实施例中，板式支座1采用矩形板式支座，由于桥梁支座一般提供圆形板式支座和矩形板式支座两种，也可以采用圆形板式支座，采用圆形板式支座时，测量竖向应变和矩形板式支座1相同，而间接测量剪切应变时，圆形板式支座会产生一定的误差，相较于圆形板式支座，采用矩形板式支座的效果更好，以下将以矩形板式支座1为例进行说明。
请参照图2和图3，分布式应变传感光纤2在矩形板式支座1的四个侧面上设置相同，以下对其中一侧面进行说明。分布式应变传感光纤2布设在矩形板式支座1侧面形成单元段，本实施例中，矩形板式支座1的各侧面均设有5个单元段，单元段包括竖向段21和斜向段22，而在5个单元段的两端，为方便与相邻侧面的单元段连接，可再连接一段竖向段21，如图1，相邻两个竖向段21通过斜向段22连接，其中，斜向段22的一端连接至其中一个竖向段21的顶端，斜向段22的另一端连接至另一竖向段21的底端，这样斜向段22在相邻竖向段21之间倾斜设置，在矩形板式支座1的侧面上，竖向段21和斜向段22之间的夹角为锐角，斜向段22的两端分别与相邻单元段的竖向段21连接形成“N”字形，这样在单元段周期性设置形成的结构中，具有多个“N”字形结构，本实施例中，竖向段21和斜向段22之间的夹角为45°，竖向段21和斜向段22设为45°，方便对剪切应变进行测量和分析，在测量时直接得到45°和90°两种角度下的应变数据，方便进行计算，简化了计算过程，降低了监测分析的难度；而相互连接的竖向段21和斜向段22之间的连接部分形成弯曲，该弯曲处采用圆弧倒角平缓过度；布设分布式应变传感光纤2还会在板式支座1的相邻两个侧面相交处产生弯曲，即位于多段单元段两端的竖向段21或斜向段22向板式支座1的侧面棱边延伸时产生的弯曲处；通过倒角的设置，能够使分布式应变传感光纤2在各弯曲处平缓过度，避免分布式应变传感光纤2发生折断。
本实施例中，在矩形板式支座1的侧面上，单元段与矩形板式支座1的侧面各边缘之间具有间隔，即单元段布设时，竖向段21和斜向段22的顶端或底端都和矩形板式支座1的上下两边缘之间间隔，而在同一侧面上的多段单元段的端部，竖向段21或斜向段22均与矩形板式支座1的侧面棱边之间间隔；通过间隔设置，避免板式支座1局部变形产生的影响，根据圣维南原理，过渡一段距离后，局部受力的影响可忽略。多段单元段周期性连续地布设在矩形板式支座1的每个侧面上，从侧面的一端向侧面的另一端延伸，这样每个矩形板式支座1侧面上，多段单元段均周期性连续布设形成一排，而相邻矩形板式支座1的侧面的相交处，通过分布式应变传感光纤2的一段将相邻侧面上的一排分布式应变传感光纤2的相邻端部进行连接，上述一段分布式应变传感光纤2称为连接段23，在矩形板式支座1的其中一侧面的一端为周期性布设的单元段中的竖向段21或斜向段22，而相邻的矩形板式支座1的另一侧面的对应相邻端为周期性布设的单元段的竖向段21或斜向段22，该端部的竖向段21或的末端通过上述的连接段23进行连接，而在矩形板式支座1的侧面上，周期性布设的单元段的端部也可为斜向段22，当为斜向段22时，均通过连接段23进行连接，而连接段23从矩形板式支座1的侧面转至另一侧面时，形成弯曲处，该弯曲处采用圆弧倒角平缓过度。
实施例2
请参照图4，本实施例提供一种基于光纤传感的监测***，该监测***是基于实施例1中的板式支座1，监测***包括板式支座1、信号传输光纤3和光纤信号分析装置4，板式支座1设有若干个，板式支座1的数量根据桥梁施工的需要确定，板式支座1为实施例1中的矩形板式支座1，各板式支座1之间通过信号传输光纤3串接，光纤信号分析装置4与信号传输光纤3连接；通过信号传输光纤3，能够将多个不同的板式支座1连在一起，采用一根信号传输光纤3将各板式支座1的分布式应变传感光纤2串接起来，形成组网的监测***，能够在线实时监测多个板式支座1的应变响应，监测效率高，能够同时测量，单个板式支座1监测成本低，能够遍布桥梁的所有支座，应变数据完整。
本实施例中，矩形板式支座1为2个，信号传输光纤3为连接各分布式应变传感光纤2的中间部分，信号传输光纤3采用0.9mm的单模光纤，能够提高测试精度，2个矩形板式支座1的分布式应变传感光纤2的首端或尾端通过信号传输光纤3连接，而2个矩形板式支座1的分布式应变传感光纤2另外两个端部通过信号传输光纤3接入光纤信号分析装置4，这样，2个矩形板式支座1和光纤信号分析装置4通过信号传输光纤3串接为回路，通过光纤信号分析装置4能够实时地对分布式应变传感光纤2的数据进行监测，本实施例的光纤信号分析装置4采用RP 1002高空间分辨率分布式布里渊光纤温度和应变分析仪，能够获取精确的应力应变数据。该分布式布里渊光纤温度和应变分析仪，采用差分脉冲对布里渊光时域分析技术，其测量空间分辨率为2cm，采样分辨率为1cm，应变测量范围为-1.5%~1.5%，应变测量精度为4με。分布式布里渊光纤应变分析仪与板式支座1的信号传输光纤3通过FC/APC接口相连接。
监测***还包括应变监测点5，应变监测点5位于竖向段21的中部和斜向段22的端部，应变监测点5的设置在矩形板式支座1的各侧面上均相同，以其中一侧面为例，该侧面上各单元段的每个斜向段22的端部均作为应变监测点5，即应变监测点5位于斜向段22的顶端和底端，该应变监测点5用于测量竖向和斜向两个方向的应变，各单元段的每个竖向段21的中点位置也作为应变监测点5，即应变监测点5位于竖向段21的中部，该应变监测点5用于测量竖向方向的应变；通过斜向段22的端部的应变监测点5能够同时测量竖直方向的应变和斜向方向的应变，这样在矩形板式支座1的各侧面均设有多个应变监测点5，测量点位多，增加了监测数据，取均值进行计算，舍去不合理数值，减小测量误差，能够根据研究问题的不同，提取不同位置的应变数据；采用竖向段21中部的应变监测点5，也远离板式支座1的边界，受局部受力影响小，数据更为合理；通过获取各应变监测点5的数据，能够计算得到其应变监测点5的应力状态，进而进行分析，方便运算。
实施例3
请参照图5，本实施例提供一种基于光纤传感的监测***的安装方法，本实施例基于实施例2，本实施例为实施例2监测***的安装方法，采用了实施例1的板式支座1，板式支座1用于桥梁施工，在桥梁施工中预先设置好各板式支座1，将实施例2的监测***在成桥后进行安装，安装方法包括以下步骤：
A1、采用信号传输光纤3将各板式支座1的分布式应变传感光纤2串接起来；串接过程依据实施例2中的连接关系，将2个矩形支座的分布式应变传感光纤2通过信号传输光纤3连接。
A2、将光纤信号分析装置4接入信号传输光纤3，各板式支座1的分布式应变传感光纤2、信号传输光纤3和光纤信号分析装置4形成回路；光纤信号分析装置4的信号端口与信号传输光纤3连接，再将信号传输光纤3连接至2个矩形支座的分布式应变传感光纤2，形成回路。安装施工完成后即可对桥梁的支座进行监测，能够实时监测桥梁健康状况，方便组网监测。
实施例4
请参照图6，本实施例提供一种基于光纤传感的监测***的监测方法，本实施例基于实施例2和实施例3，在实施例2的监测***安装完成后，通过以下步骤进行监测：
B1、基于已经搭建好的监测***，通过光纤信号分析装置4（4）对应变监测点5进行测量，得到各应变监测点5的实时应力应变数值。
B2、根据上述步骤的应力应变数值，通过力学分析的方法得到板式支座1的应力应变分布、剪切变形及外荷载作用情况等，在“线弹性、小变形、材料特性均匀且各向同性及平截面变形”假定之下，得到应变监测测点的应变状态、应力状态及不同截面的应力分布情况。具体如下：
先将单元段的竖向段21和斜向段22上的应变监测点5作为同一测线上的点，具体地，将a、b、c三个测点的应变数据作为竖向段21上的应变数据，本实施例中，分为6条测线，各测线上分别包括a1、b1和c1、a2、b2和c2、…、a6、b6和c6，各测线上的三点用于测得竖向应变ε 90° ；将a1和b2两个测点的应变数据作为斜向段22上的应变数据，本实施例中还包括4条测线，各测线上分别包括：a2和b3、a3和b4、a4和b5、a5和b6，各测线上的两点用于测得斜向应变为ε 45° ，在选择各应变监测点5的数据时，剔除不合理的数值后，取均值作为该测线的竖向应变或斜向应变，其中，规定x正半轴为角度起点0度，由x正半轴顺时针转动方向为角度正向。
请参照图7、图8、图9和图10，根据材料力学基本理论建立公式1、公式2和公式3，并计算正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，公式1、公式2和公式3为：
σ y =E ε 90° （1）
γ xy =ε 0° +ε 90° -2ε 45° （2）
τ xy =Gγ xy （3）
其中，ε 0° 为监测点处x正半轴方向的应变值，为0，ε 45° 为监测点处斜向45°的应变值，ε 90° 为监测点处竖直方向的应变值，G为板式支座1的等效剪切模量。
根据材料力学基本理论，建立下列公式：
ε y =ε 90° （4）
ε x =-μσ y / E=ε 0° （5）
其中，E为板式支座1的等效杨氏模量，μ为板式支座1的等效泊松比。
B3、根据上述公式计算并统计所有监测点处的正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，按照平截面假定，各监测点的位置如图3所示，拟合得到正应力σ y 和剪切应变γ xy 在水平截面x-z内的分布函数σ y （x,z）、γ xy （x,z）和τ xy （x,z），具体包括以下步骤。
将水平截面内的应力进行积分可得：
F y =ʃσ y dxdz （6）
F x =ʃτ xy dxdz （7）
式中，F y 为竖向荷载，F x 为顺桥向剪力荷载。
求解板式支座1产生的弯矩：
M z =ʃσ y xdxdz （8）
M x =ʃσ y zdxdz （9）
式中，M z 为竖向荷载偏心引起的z轴方向的附加弯矩，M x 为竖向荷载偏心引起的x轴方向的附加弯矩。
根据积分结果求解相应的竖向荷载偏心距：
e x = M z /F y （10）
e z = M x /F y （11）
式中，e x 为竖向荷载在x轴方向的偏心距，e z 为竖向荷载在x轴方向的偏心距。
根据以上分析，可得：板式支座1水平截面内正应力σ y 、剪应力τ xy 的分布，以及作用于板式支座1的竖向荷载F y 、偏心距e x 、剪力F x 和剪切变形角γ xy 。
通过光纤信号分析装置4获取各应变监测点5的应力应变数值，能够在线实时监测各支座的应变响应，监测效率高，能够根据研究问题不同，提取不同位置支座的应变数据，进行分析时，基于材料力学的基本假定，通过应变应力状态，计算支座水平截面内的正应力、剪切应力、剪切应变的分布，还可以通过数值计算得到竖向荷载、偏心距离、剪力、剪切变形角等，能够对复杂受力状态进行监测和分析，有助于了解桥梁支座的健康状况，便于支座的异常状况进行评估。
B4、根据分布函数，绘制正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy 在板式支座1上的分布图；
B5、根据分布图评估板式支座1是否存在异常状况。
根据计算得到的支座水平截面内的竖向正应力分布图，可以评估支座是否存在脱空、偏压的状况，根据计算得到的支座水平截面内的剪力及剪切变形角，可以评估支座是否存在剪切变形过大或者变形能力不足等情况，实际中，只要发现监测结果分析有异常，就需要去现场检查，因此，并不需要根据监测数据对支座工作状况作出准确的判断，最重要的是判断工作正常与否，如何区分异常情况，直接到现场查看就清楚了。
上述为监测***的硬件部分，本实施例的监测***还包括软件部分，软件部分包括基于材料力学基本假定的应力应变状态、外荷载分析程序，该程序包括了公式（1）至公式（11）的计算过程，考虑荷载组合方式，还包括了绘制分布图的绘图模块，该程序为常用的编程程序，能够在水平截面上对正应力、剪应力图进行绘制，能够对外荷载、竖向荷载偏心位置进行计算，最终通过绘制分布图并利用分布图评估异常状况，能够直观地对支座应力和应变情况进行分析，方便判断是否存在脱空、偏压、剪切变形过大等状况，有利于实时了解桥梁支座的健康状况，快速作出判断。
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 (10)

1.基于光纤传感的板式支座，其特征在于，包括板式支座（1）和分布式应变传感光纤（2），一根所述分布式应变传感光纤（2）围绕所述板式支座（1）侧面一周布设，且所述分布式应变传感光纤（2）的首尾两端用于对外连接，所述分布式应变传感光纤（2）包括单元段，多段所述单元段在所述板式支座（1）的各侧面上周期性连续布设；所述单元段包括竖向段和斜向段，在所述板式支座（1）的侧面上，所述竖向段和所述斜向段之间的夹角为锐角，所述斜向段的两端分别与相邻单元段的竖向段连接形成“N”字形。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，所述竖向段和所述斜向段之间的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，所述分布式应变传感光纤（2）布设形成的各弯曲处采用圆弧倒角平缓过度。
4.根据权利要求1所述的基于光纤传感的板式支座，其特征在于，在所述板式支座（1）的侧面上，所述单元段与所述板式支座（1）的侧面各边缘之间具有间隔。
5.基于光纤传感的监测***，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的板式支座，监测***包括若干个所述板式支座、信号传输光纤（3）和光纤信号分析装置（4），各所述板式支座之间通过信号传输光纤（3）串接，所述光纤信号分析装置（4）与所述信号传输光纤（3）连接。
6.根据权利要求5所述的基于光纤传感的监测***，其特征在于，还包括应变监测点，所述应变监测点位于所述竖向段的中部和所述斜向段的端部。
7.根据权利要求6所述的基于光纤传感的监测***，其特征在于，位于所述斜向段的端部的应变监测点，用于测量竖向和斜向两个方向的应变；位于所述竖向段的中部的应变监测点，用于测量竖向方向的应变。
8.基于光纤传感的监测***的安装方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的基于光纤传感的板式支座，所述板式支座用于桥梁施工，监测***在成桥后安装，安装方法包括以下步骤：
A1、采用信号传输光纤（3）将各板式支座的分布式应变传感光纤（2）串接起来；
A2、将光纤信号分析装置（4）接入信号传输光纤（3），各板式支座的分布式应变传感光纤（2）、信号传输光纤（3）和光纤信号分析装置（4）形成回路。
9.基于光纤传感的监测***的监测方法，其特征在于，采用权利要求6所述的基于光纤传感的监测***，监测方法包括以下步骤：
B1、通过光纤信号分析装置（4）对应变监测点进行测量，得到各应变监测点的应力应变数值；
B2、根据材料力学基本理论建立公式，并计算正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，建立的公式为：
σ y =E ε 90°
γ xy =ε 0° +ε 90° -2ε 45°
τ xy =Gγ xy
其中，ε 0° 为监测点处x正半轴方向的应变值，为0，ε 45° 为监测点处斜向45°的应变值，ε 90° 为监测点处竖直方向的应变值；
B3、统计所有监测点处的正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy ，按照平截面假定，拟合得到正应力σ y 和剪切应变γ xy 在水平截面x-z内的分布函数σ y （x,z）、γ xy （x,z）和τ xy （x,z）。
10.根据权利要求9所述的基于光纤传感的监测***的监测方法，其特征在于，还包括步骤：
B4、根据分布函数，绘制正应力σ y 、剪切应变γ xy 和剪切应力τ xy 在板式支座上的分布图；
B5、根据分布图评估板式支座是否存在异常状况。
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