一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓形實心樁樁身應(yīng)變光纖監(jiān)測裝置及方法，該裝置包括圓形實心樁、單模傳感光纖、布里淵光時域分析儀、膠水和環(huán)氧樹脂，其中，所述的單模傳感光纖通過膠水固定在圓形實心樁的表面，所述的環(huán)氧樹脂涂抹在單模傳感光纖上，所述的布里淵光時域分析儀分別連接單模傳感光纖的兩端。該方法將布里淵光時域分析儀連接到單模傳感光纖的兩端，組成測量回路；采集單模傳感光纖的初始數(shù)據(jù)；當(dāng)圓形實心樁樁身進(jìn)行受到外界荷載作用后，采集單模傳感光纖的實時數(shù)據(jù)；將實時數(shù)據(jù)和初始數(shù)據(jù)做差，即為在壓力作用下的樁身應(yīng)變值；根據(jù)圓形實心樁樁身應(yīng)變值，進(jìn)而推算出圓形實心樁的變形值和受力。該方法避免了傳統(tǒng)應(yīng)變片的安裝方法困難且成活率不高的弊端，實現(xiàn)了圓形實心樁樁身應(yīng)變的分布式連續(xù)性監(jiān)測。
【專利說明】一種圓形實心粧粧身應(yīng)變監(jiān)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于應(yīng)變監(jiān)測裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圓形實心樁是應(yīng)用廣泛的一種樁型，具有生產(chǎn)成本小，施工工藝簡單，技術(shù)難度低；比表面積大，單方混凝土的承載力高等優(yōu)點。對圓形實心樁樁身應(yīng)變的監(jiān)測多采用電式應(yīng)變片，由于應(yīng)變片安裝和布設(shè)操作復(fù)雜，成活率低，不能采集到樁身應(yīng)變連續(xù)的數(shù)據(jù)。同時如果應(yīng)變片埋入樁身過多，必須沿樁身導(dǎo)出多條應(yīng)變片數(shù)據(jù)線，這樣會影響到圓形實心樁的整體性和強(qiáng)度，應(yīng)變片連接線過多，也易打結(jié)。為克服以上缺點，本發(fā)明引進(jìn)新的布里淵光時域分析技術(shù)(BOTDA)光纖監(jiān)測方法，將分布式傳感光纖應(yīng)用到圓形實心樁樁身應(yīng)變的監(jiān)測中，傳感光纖采用普通單模光纖，所以光纖傳感器的成本相對較低，加上成活率較高，因而可以大大節(jié)省監(jiān)測費用，減少監(jiān)測時間，提高監(jiān)測效果。隨著技術(shù)的發(fā)展，光纖數(shù)據(jù)采集設(shè)備的研發(fā)和制造費用也越來越低，故該項技術(shù)能夠全面推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有圓形實心樁變形測量技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，包括圓形實心樁、單模傳感光纖、布里淵光時域分析儀、膠水和環(huán)氧樹脂，其中，所述的單模傳感光纖通過膠水固定在圓形實心樁的表面，所述的環(huán)氧樹脂涂抹在單模傳感光纖上，所述的布里淵光時域分析儀分別連接單模傳感光纖的兩端。
[0004]優(yōu)選的，在所述的圓形實心樁互成90度的表面上沿樁長方向開槽，并使槽相交于樁底面，在樁底面上呈十字形。
[0005]優(yōu)選的，所述的單模傳感光纖鋪設(shè)在所述的槽中。
[0006]優(yōu)選的，所述的環(huán)氧樹脂是雙組份液型軟性自干型軟膠，所述的環(huán)氧樹脂填充在所述的槽中
優(yōu)選的，所述的單模傳感光纖的尺寸為0.9mm,槽深為5_。
[0007]優(yōu)選的，所述的單模傳感光纖為普通單模光纖，在樁身與樁底交界處平滑過渡。
[0008]優(yōu)選的，所述的單模傳感光纖呈“U”型分布在圓形實心樁的表面槽中。
[0009]優(yōu)選的，所述的圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置還包括光纖保護(hù)細(xì)管，所述的光纖保護(hù)細(xì)管套裝在伸出圓形實心樁樁頭的單模傳感光纖的端頭。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測方法，包括以下步驟:
1)將布里淵光時域分析儀連接到單模傳感光纖的兩端，組成測量回路；利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的初始數(shù)據(jù)；
2)當(dāng)圓形實心樁樁身進(jìn)行受到外界荷載作用后，再次利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的實時數(shù)據(jù)；
3)將步驟2)的實時數(shù)據(jù)和步驟I)中的初始數(shù)據(jù)做差，兩次測量結(jié)果之差即為在壓力作用下的樁身應(yīng)變值；
4)根據(jù)步驟3)中的圓形實心樁樁身應(yīng)變值，結(jié)合混凝土的彈性模量和樁徑，進(jìn)而推算出圓形實心樁的變形值和受力。
[0011]通過埋入分布式傳感光纖，使其能夠與混凝土協(xié)調(diào)同步變形，從而實現(xiàn)對樁身應(yīng)變進(jìn)行連續(xù)性監(jiān)測，全面了解圓形實心樁的受力與變形特性。埋入的傳感光纖成活率非常高，且具有能夠避免電磁干擾，抗腐蝕，防水性能好等優(yōu)點；另外，還具有測試精度高、漂移小和穩(wěn)定性好等特點；最后，本發(fā)明具有光纖傳感器施工工藝簡單等特點。
[0012]本發(fā)明接線少、布線簡單、成本低，不影響混凝土樁的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性；提高了抗電磁、抗高電壓等外界抗干擾能力；能實現(xiàn)連續(xù)性監(jiān)測、監(jiān)測范圍廣、測量精度高；耐腐蝕、能夠在各種惡劣的環(huán)境中工作，使用方便；能夠準(zhǔn)確的測量出樁身各部位的變形情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為圓形實心樁的平面圖 圖2為圓形實心樁的立體圖
圖3為光纖保護(hù)細(xì)管平面圖 圖4為測量回路平面圖
圖中:1.圓形實心樁、2.單模傳感光纖、3.光纖保護(hù)細(xì)管、4.測量回路。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明實施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明中的圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置主要包括圓形實心樁1、單模傳感光纖2、布里淵光時域分析儀(圖中未示出)、膠水和環(huán)氧樹脂，其中，所述的單模傳感光纖2通過膠水固定在圓形實心樁I的表面，所述的環(huán)氧樹脂涂抹在單模傳感光纖2上，所述的布里淵光時域分析儀分別連接單模傳感光纖2的兩端。在圓形實心樁I互成90度的表面上沿樁長方向開槽，并使槽相交于樁底面，在樁底面上呈十字形。要求開槽平滑，深度均勻。單模傳感光纖2鋪設(shè)在所述的槽中。采用的環(huán)氧樹脂是雙組份液型軟性自干型軟膠，將環(huán)氧樹脂填充在所述的槽中，單模傳感光纖2的尺寸為0.9mm，槽深為5mm。所用的單模傳感光纖2為普通單模光纖，在樁身與樁底交界處平滑過渡。
[0017]如圖2-4所示，單模傳感光纖2呈“U”型分布在圓形實心樁I的表面槽中。圓形實心樁I樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置還包括光纖保護(hù)細(xì)管3，所述的光纖保護(hù)細(xì)管3套裝在伸出圓形實心樁I樁頭的單模傳感光纖2的端頭。單模傳感光纖2端頭各預(yù)留0.5m的長度，將端頭處單模傳感光纖2穿過光纖保護(hù)細(xì)管3，以方便測量時接入布里淵光時域分析儀，要求傳感光纖筆直微受力；用膠水固定光纖的兩端，使傳感光纖牢固粘貼在圓形實心樁的表面，待光纖微受力后，再均勻涂抹環(huán)氧樹脂到槽內(nèi)和光纖上，待環(huán)氧樹脂凝固即完成傳感光纖的布設(shè)，以確保傳感光纖與圓形實心樁同步變形。
[0018]測量初值前需要對光纖重新標(biāo)定。在實際應(yīng)用中，光纖保護(hù)細(xì)管3為非軟性直管，包括但不限于金屬直管、塑料硬管或其他材料的非柔性直管。
[0019]下面說明圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測方法，包括以下步驟:
1)將布里淵光時域分析儀連接到單模傳感光纖的兩端，組成測量回路；利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的初始數(shù)據(jù)；
2)當(dāng)圓形實心樁樁身進(jìn)行受到外界荷載作用后，再次利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的實時數(shù)據(jù)；
3)將步驟2)的實時數(shù)據(jù)和步驟I)中的初始數(shù)據(jù)做差，兩次測量結(jié)果之差即為在壓力作用下的樁身應(yīng)變值；
4)根據(jù)步驟3)中的圓形實心樁樁身應(yīng)變值，結(jié)合混凝土的彈性模量和樁徑，進(jìn)而推算出圓形實心樁的變形值和受力。
[0020]以上僅為本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:包括圓形實心樁、單模傳感光纖、布里淵光時域分析儀、膠水和環(huán)氧樹脂，其中，所述的單模傳感光纖通過膠水固定在圓形實心樁的表面，所述的環(huán)氧樹脂涂抹在單模傳感光纖上，所述的布里淵光時域分析儀分別連接單模傳感光纖的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:在所述的圓形實心樁互成90度的表面上沿樁長方向開槽，并使槽相交于樁底面，在樁底面上呈十字形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的單模傳感光纖鋪設(shè)在所述的槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的環(huán)氧樹脂是雙組份液型軟性自干型軟膠，所述的環(huán)氧樹脂填充在所述的槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的單模傳感光纖的尺寸為0.9mm,槽深為5_。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的單模傳感光纖為普通單模光纖，在樁身與樁底交界處平滑過渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的單模傳感光纖呈“U”型分布在圓形實心樁的表面槽中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的一種圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置還包括光纖保護(hù)細(xì)管，所述的光纖保護(hù)細(xì)管套裝在伸出圓形實心樁樁頭的單模傳感光纖的端頭。
9.一種利用權(quán)利要求1-7中任一項所述的圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測裝置進(jìn)行的圓形實心樁樁身應(yīng)變監(jiān)測方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將布里淵光時域分析儀連接到單模傳感光纖的兩端，組成測量回路；利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的初始數(shù)據(jù)； 2)當(dāng)圓形實心樁樁身進(jìn)行受到外界荷載作用后，再次利用布里淵光時域分析儀采集單模傳感光纖的實時數(shù)據(jù)； 3)將步驟2)的實時數(shù)據(jù)和步驟I)中的初始數(shù)據(jù)做差，兩次測量結(jié)果之差即為在壓力作用下的樁身應(yīng)變值； 4)根據(jù)步驟3)中的圓形實心樁樁身應(yīng)變值，結(jié)合混凝土的彈性模量和樁徑，進(jìn)而推算出圓形實心樁的變形值和受力。
【文檔編號】G01L1/24GK103759666SQ201410013949
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】高磊, 劉和文, 余湘娟, 李明坤 申請人:河海大學(xué)