埋入式传感器与机场刚性道面的协同施工方法

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1、◎埋入式传感器与机场刚性道面的协同施工方法赵鸿铎，吴璨(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海200092)摘要：为实现埋人式传感器与机场刚性道面的协同施工，分析了两者的协同工作特点，从工程的角度提出了两者在施工质量和进度上存在冲突。将道面安全、安装精度和存活率作为施工质量评价要素，通过分析道面浇筑过程总结了传感器损伤源，提出了兼顾结构安全和测量要求的传感器支护方法。从时间和空间两个角度细化了施工进度上的冲突，并通过支护装置设计、线路规划、安装流程协调等方面实现了传感器同步安装。介绍了评价两者协同工作效果的方法，并用浦东机场

2、在线监测项目作为示范，证明了所述【法切实可行。关键词：机场刚性道面；埋人式传感器；协同施工0引言以上海浦东国际机场四跑道道面性状感知系统为依机场刚性道面水泥混凝土板内的实际应力、应变、托，分析并解决了埋入式传感器与刚性道面协同工作变形和温度等信息，是构建设计方法、确定设计参数、中的关键技术问题，将传感器安装与道面浇筑工艺相进行结构评价和缺陷诊断的重要依据。在混凝土板内融合，形成了一套安全、规范的施工方法。埋入各类传感器(温度计、应变计等)是目前获取内部状态信息最为直接、有效和准确的手段。1埋入式传感器与刚性道面的协同特点从20世纪

3、90年代开始，美国联邦航空局(Federal埋人式传感器是专为结构内部状态检测而设计的AviationAdministration，下称FAA)先后在丹佛、约器件，可分为感知元件、封装结构和信号传输线缆三部翰肯尼迪、亚特兰大等机场开展实验，探索了机场刚性分。以应变计为例，感知元件可以是电阻应变片、光纤道面与埋入式传感器协同工作的可行性_】]。在此过程光栅、钢弦等，本身较为脆弱，容易在施工中受损，也无中，FAA甄选了一批适用于机场道面的埋入式传感法适应混凝土内部环境，因此需要通过套管、包裹、强器，示范了实验条件下的设备安装方法l2]

4、，但是尚未实固等封装方法进行保护。图1为一种埋入式应变计示现传感器在实际工况下的大规模安装使用。在国内，意图，以光栅为感知元件，采用钢结构保护壳，两端设尽管埋入式传感器至今还没有在机场中应用的范例，有法兰盘以提高感知性能。但在道路领域已经开展了一系列研究。周智等Ⅲ3根据混凝土结构的内部应变监测需要，设计了光纤光栅管式封装应变传感器，并对其传感特性进行了研究，探讨了光纤布拉格光栅传感元件在混凝土结构中的布设工艺。董泽蛟等l_4]以小梁模拟实验为基础，评价了埋入图1一种埋入式应变计结构示意图式应变计与路面结构的匹配性。在以往混凝土铺面

5、结刚性道面是机场跑道最为常用的结构形式，对刚构监测项目中E563，浇筑施工往往以传感器使用性能和度、承载力、平整度、抗滑性以及耐久性都有极高要存活率为目标，无论在材料、：[艺、施工时间上都作出求[7]。同时，道面作为飞行区的重要组成部分，以之为了较大让步，并且对于施工场地、设备、人员提出了较基础的工程必需考虑飞行区技术标准，满足净空安全、高要求，使经济性、可操作性、可推广性受到限制。本通信安全以及设施安全要求。国内大型机场道面厚度文在总结国内外相关研究成果与建设经验的基础上，为35~44cm，多采用干硬性水泥混凝土来提高抗折强收稿

6、日期：2O13—0g一24度和耐久性。由于道面板施工时间较短，从2002年开基金项目：国家“八六三”高技术研究发展计划，(2O12AA112506)；国家自然科学基金(51278364)；始，国内机场跑道普遍采用自行高频排式振捣器，对厚上海市科委项目(11XD1405000)度32~44cm的混合料进行一次摊铺和全幅振实。No．42013上踢咯1◎⋯⋯一s从协同丁作的角度出发，埋入式传感器在使用过量的指标应包括道面安全、安装精度和存活率。程中需要同时考虑刚性道面的结构特点与施工特点。提高道面安全的方法在于严格遵循设计规范，要这是因

7、为，一方面，埋人式传感器封装形式各不相同，求传感器及安装装置的材料、尺寸、构型满足设计要并且在刚度、强度上与道面存在差异，因此在选取目标求，同时在安装过程中避免在道面内部残留空隙，减少设备时，需要评估与道面的匹配性，保障两者的使用性附属结构物的使用。由于道面施_丁工艺直接关系道面能；另一方面，埋人式传感器精密、脆弱，需要细致的安质量，无法为安装让步，因而安装精度的提升只能借助装与周密的保护，而道面施工快速、粗放，因此还需要改进安装装置来实现。对于存活率而言，可以从提高解决两者在施工工艺上的协同。传感器产品本身适应性和改进安装方法两

8、方面出发。然而常用的传感器产品性能差异并不大，大部分已经2协同施工冲突点分析广泛用于土木相关行业中并得到认可，在结构、材料上根据国内外加速加载项目中的使用经验，埋人式取得巨大突破的可能性较小。传感器容易出现死亡、数据波动和数据异于预测值等综上所述，