具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图2，本发明实施例提供一种无砟轨道结构状态监测方法，包括无砟轨道施工过程中的结构状态监测，

所述无砟轨道施工过程中的结构状态监测具体包括：

施作底座板13时，在底座板模板内固定第一光纤光栅阵列测温光缆2和第一光纤光栅阵列应力光缆后再浇筑混凝土，通过所述第一光纤光栅阵列测温光缆2监测底座板13成型过程中的温度状态，以及通过所述第一光纤光栅阵列应力光缆监测底座板13成型过程中的应力状态，根据所获得的底座板13成型过程中的温度状态和应力状态判断底座板质量是否符合要求以及对底座板混凝土进行相应的养护操作；

和/或，施作轨道板11时，在轨道板模板内固定第二光纤光栅阵列测温光缆3和第二光纤光栅阵列应力光缆4后再浇筑混凝土，通过所述第二光纤光栅阵列测温光缆3监测轨道板11成型过程中的温度状态，以及通过所述第二光纤光栅阵列应力光缆4监测轨道板11成型过程中的应力状态，根据所获得的轨道板11成型过程中的温度状态和应力状态判断轨道板质量是否符合要求以及对轨道板混凝土进行相应的养护操作。

光纤光栅阵列测温光缆为单根光缆内集成有多个光纤光栅测温传感器的缆线，光纤光栅阵列应力光缆为单根光缆内集成有多个光纤光栅应力传感器的缆线，均为现有产品，具有监测覆盖范围广(根据需要可覆盖10km以上)、测量精度高、传感单元间距小(最小间距可为1cm)等特点，具体结构此处不作赘述。

一般地，在上述光纤光栅阵列测温光缆和光纤光栅阵列应力光缆工作时，相应地配置数据解调仪，例如采用光纤光栅温度解调仪接收光纤光栅阵列测温光缆发送的温度信息并解调成解调信号发送给后台处理器，采用光纤光栅应力解调仪接收光纤光栅阵列应力光缆发送的应力信息并解调成解调信号发送给后台处理器。数据解调仪与后台处理器之间可以为电连接或通讯连接关系，此为常规技术。

本实施例中，通过在底座板13和/或轨道板11内配置光纤光栅阵列测温光缆和光纤光栅阵列应力光缆，可以实时监测底座板13和/或轨道板11成型过程中的温度状态和应力状态，便于施工人员及时、准确地判断底座板13和/或轨道板质量是否符合要求，从而可对混凝土进行相应的养护操作，有效地提高无砟轨道的施工质量，降低工程损失和施工成本；采用光纤光栅阵列光缆进行相应的监测工作，不仅现场安装方便，数据通道少，对底座板13/轨道板11的混凝土结构影响较小，而且数据采集可靠性和准确度高，相应地提高轨道结构状态监测的准确性和可靠性。

具体地，在该无砟轨道施工时，先施作底座板13，采用上述温度状态监测和应力状态监测手段，判断底座板混凝土的实时温度与混凝土养护温度之间的差异，以指导施工人员进行相应的养护操作。例如，无砟轨道混凝土的养护温度宜为10℃～25℃，冬季施工时，混凝土的温度低于5℃时及时进行保温；夏季施工时，混凝土的温度高于30℃时及时进行洒水降温。底座板13浇筑完成后，在混凝土未达到设计强度的75％之前，严禁各种车辆在底座板13上通行；混凝土强度达到设计强度的75％以后，方可施工中间结构层12(施作中间隔离层、安装弹性缓冲垫层等)。中间结构层12施工完成后，施作轨道板11，采用上述温度状态监测和应力状态监测手段，判断轨道板混凝土的实时温度与混凝土养护温度之间的差异，以指导施工人员进行相应的养护操作。轨道板11浇筑完成后，轨道板混凝土未达到设计强度的75％之前，严禁在轨道板11上行车和安装轨道部件。

在其中一个实施例中，上述无砟轨道结构状态监测方法还包括无砟轨道运营过程中的结构状态监测，具体包括：

底座板13内配置有第一光纤光栅阵列测温光缆2和第一光纤光栅阵列应力光缆时，通过所述第一光纤光栅阵列测温光缆2监测底座板13的温度信息，以及通过所述第一光纤光栅阵列应力光缆监测底座板13的应力信息，根据所获得的底座板13运营过程中的温度信息和应力信息判断轨道结构是否健康，若否，则根据所获得的底座板13运营过程中的温度信息和应力信息对轨道结构进行维护。

在其中一个实施例中，上述无砟轨道结构状态监测方法还包括无砟轨道运营过程中的结构状态监测，具体包括：

轨道板11内配置有第二光纤光栅阵列测温光缆3和第二光纤光栅阵列应力光缆4时，通过所述第二光纤光栅阵列测温光缆3监测轨道板11的温度信息，以及通过所述第二光纤光栅阵列应力光缆4监测轨道板11的应力信息，根据所获得的轨道板11运营过程中的温度信息和应力信息判断轨道板11是否健康，若否，则根据所获得的轨道板11运营过程中的温度信息和应力信息对轨道板11进行指导性维护，所述指导性维护包括分析确定轨道板11的病害发生点和轨道板11的病害类型。

优选为底座板13和轨道板11内均配置光纤光栅阵列测温光缆和光纤光栅阵列应力光缆，则在无砟轨道运营过程中，可以实时监测底座板13和轨道板11的结构状态。

基于上述方法，利用同一光纤光栅阵列光缆可以同时实现无砟轨道施工过程中的结构状态监测和无砟轨道运营过程中的结构状态监测，能显著地减少工程成本，提高无砟轨道的结构安全性，可避免无砟轨道施工完成后再在其中布设监测产品，减少对无砟轨道结构的扰动和损伤。

优选地，底座板13内配置有第一光纤光栅阵列测温光缆2和第一光纤光栅阵列应力光缆时，所述第一光纤光栅阵列测温光缆2和所述第一光纤光栅阵列应力光缆均沿轨道纵向在所述底座板13上全长布置。

同样地，轨道板11内配置有第二光纤光栅阵列测温光缆3和第二光纤光栅阵列应力光缆4时，所述第二光纤光栅阵列测温光缆3和所述第二光纤光栅阵列应力光缆4均沿轨道纵向在所述轨道板11上全长布置。

在其中一个实施例中，上述第一光纤光栅阵列测温光缆2和第一光纤光栅阵列应力光缆绑扎在底座板13的纵向结构钢筋上；同样地，上述第二光纤光栅阵列测温光缆3和第二光纤光栅阵列应力光缆4绑扎在轨道板11的纵向结构钢筋上。显然地，上述光缆安装方式易于操作，而且光缆固定结构可靠性高。

其中，上述光纤光栅阵列测温光缆和光纤光栅阵列应力光缆可为连续式光缆，即沿无砟轨道全线连续布设。在另外的实施例中，上述光纤光栅阵列测温光缆和光纤光栅阵列应力光缆均采用分体式布置方式，包括多个光纤光栅阵列缆段，相邻两个光纤光栅阵列缆段端部相抵或者相邻两个光纤光栅阵列缆段有部分重叠，同样能实现无砟轨道全长覆盖布置的效果，能够实现无砟轨道全线状态监测即可。

考虑到无砟轨道全线长度较长，光纤光栅温度解调仪和光纤光栅应力解调仪均优选为设置多个，以保证数据获取和处理的准确性和可靠性。其中，优选地，每台数据解调仪用于获取其前后两侧的两段缆线的监测信息；对于光纤光栅阵列光缆沿无砟轨道全线连续布设的情况，相邻两台数据解调仪之间由单根缆线串接，则在该单根串接缆线中，以某点为分界点，该分界点前侧的各光纤光栅传感器向前侧的数据解调仪发送监测信息，该分界点后侧的各光纤光栅传感器向后侧的数据解调仪发送监测信息，这可通过光缆内光纤光栅传感器的光发射方向的设置来实现。优选地，每个车站布置有一台光纤光栅温度解调仪和一台光纤光栅应力解调仪。

在上述无砟轨道运营监测过程中，可通过光纤光栅阵列测温光缆监测底座板13/轨道板11的纵向温度梯度，可根据该纵向温度梯度判断轨道结构的纵向温度荷载是否在正常范围内，以便于工务部门等及时地对无砟轨道进行进一步检测维护。通过光纤光栅阵列应力光缆则能直观地获知底座板13/轨道板11的应力测点处的应力状况，当相比于历史数据出现应力突变或徐变时，可及时地进行预警，便于工务部门等对无砟轨道进行进一步检测维护。

在进一步优选的方案中，如图2，上述轨道板11内配置的第二光纤光栅阵列测温光缆3包括至少一个垂向测温段311和多个纵向测温段，垂向测温段311为顶端位于轨道板11内、底端位于底座板13内的U形缆线，各纵向测温段均埋设于轨道板11内并且与相邻的垂向测温段311顶端连接，垂向测温段311在轨道板11内、中间结构层12内以及底座板13内分别有至少一个光纤光栅测温传感器。一般地，上述垂向测温段311包括两根垂向线段和一根水平线段，该水平线段的两端分别与两根垂向线段的底端连接，显然地，该垂向测温段311为一体连续的缆线；本实施例中，该垂向测温段311用于监测轨道结构的垂向温度，其水平线段内优选为不设置光纤光栅测温传感器，该水平线段可设置为较小的长度，也即两根垂向线段之间采用较小的间距。

上述垂向测温段311能够获取对应测点处的轨道板11、中间结构层12和底座板13的温度，从而获得轨道结构的垂向温度梯度，并根据该垂向温度梯度判断轨道结构的垂向温度荷载是否在正常范围内，以便于工务部门等及时地对无砟轨道进行进一步检测维护。优选地，可基于轨道结构的有限元分析模型，将垂向温度荷载施加至该有限元分析模型中，以计算出理论上的轨道结构受力情况。

进一步优选地，如图2，垂向测温段311的每根垂向线段在轨道板11内、中间结构层12内以及底座板13内分别有至少一个光纤光栅测温传感器，则每根垂向线段能够实现轨道结构的垂向温度监测，两根垂向线段所获得的温度信息相互佐证，能提高监测结果的准确性，例如：在每个垂向测温点31，可获取轨道板11内各光纤光栅温度传感器在同一时刻的监测数据并取平均值，中间结构层12和底座板13内的监测数据同样处理，监测结果准确性和可靠性显然更高；若同一结构板内的不同光纤光栅温度传感器的监测数据差异较大，还可标记该垂向测温段311，便于工务部门及时检测该垂向测温段311是否存在故障，即实现了垂向测温段311的故障自检，工作可靠性高。本实施例中，每根垂向线段在轨道板11内、中间结构层12内以及底座板13内分别有一个光纤光栅测温传感器。

在其中一个实施例中，垂向测温段311有多个，相邻两个垂向测温段311之间的间距在5～10m范围内，进一步优选为每隔6～7m设置一个垂向测温点31。

对于上述垂向测温段311的设置，优选地，如图2，在施作轨道板11，对应于每个垂向测温段311所在位置，预先在中间结构层12上开设安置孔312，该安置孔312延伸至底座板13内，在第二光纤光栅阵列测温光缆3安装时(例如绑扎在轨道板11的纵向结构钢筋上)，将各垂向测温段311埋入对应的安置孔312内；在浇筑轨道板混凝土时，混凝土同步地进入各安置孔312内，完成对上述第二光纤光栅阵列测温光缆3的固定。在上述方案中，安置孔312内成型的一体式混凝土柱能有效地提高轨道结构各层之间的结构一体性和协同受力性能，还能较好地对轨道板11起到多向约束的效果，从而能相应地提高轨道结构的健康状态和服役寿命。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。