CN103669429B - 基于fbg传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法，包括圆形实心混凝土桩桩身表面平整处理；沿处理后的桩身表面的轴向铺设光纤，将串联于光纤上的FBG传感器粘接在桩身表面上；在铺设于桩身表面的光纤外涂抹环氧树脂；将光纤的端部接入FBG传感器数据采集仪；测量桩身应变值等步骤。本发明的监测方法具有施工布线简单、存活率高、成本低和精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基础结构的试验方法，具体涉及一种基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法。
背景技术
圆形实心混凝土桩是应用广泛的一种桩型，具有生产成本低、施工工艺简单、技术难度低、直径小比表面积大，单方混凝土的承载力较高等优点，在交通工程、水利工程、港口工程及工业与民用建筑工程等领域应用较多。目前对圆形实心混凝土桩桩身应变的监测多采用电式应变片，由于应变片安装和布设操作复杂，成活率低，难以采集到桩身应变的连续的数据。同时如果应变片埋入桩身过多，必须沿桩身导出多条应变片数据线，这样会影响到圆形实心混凝土桩的整体性和强度，应变片连接线也过多，也易打结。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法，包括以下步骤：
1）圆形实心混凝土桩桩身表面平整处理；
2）在处理后的桩身表面沿桩身的轴向铺设光纤，所述光纤上间隔地刻制有FBG传感器，将所述FBG传感器粘接在桩身表面上，所述光纤的端头伸出桩身的顶部；
3）在铺设于桩身表面的光纤外涂抹环氧树脂；
4）将光纤的端部接入FBG传感器数据采集仪；
5）依据圆形实心混凝土桩受竖向受荷载前后的测量结果之差，得到该压力增量作用下的桩身应变值。
作为优选，所述步骤1）中的平整处理方法为先用砂纸打磨桩身表面，然后涂抹环氧树脂，再用砂纸将环氧树脂打磨平整。
作为优选，所述光纤的端部套有保护套管。
作为优选，所述光纤上的FBG传感器以50厘米的间距均匀分布。
作为优选，所述桩身表面的光纤沿桩身的轴向等间距地铺设有八条。
作为优选，沿圆形实心混凝土桩的桩长任意四个相邻截面互成45度的横截面，通过采集的八条对称线上的FBG传感器监测数据，可以判断圆形实心混凝土桩是否存在缺陷或偏心等情况。
使用时，利用光纤与桩身混凝土的变形同步变化特点，圆形实心混凝土桩受到竖向荷载时，通过FBG传感器数据采集仪采集FBG传感器数据的监测数据，根据圆形实心混凝土桩桩身应变光纤监测值，结合钢筋混凝土的弹性模量和桩径等参数，推算出圆形实心混凝土桩的变形和受力。
有益效果：本发明将FBG传感器监测方法应用到圆形实心混凝土桩桩身应变的监测中，具有以下有益效果：
1、基于光学的FBG传感器有别于传统监测方法在桩身开槽布设的方法，接线少、布线简单可以使整个监测系统的布设更加灵活，且不影响混凝土桩的强度和结构性；提高了抗电磁、抗高电压等能力，而且能实现连续性监测、监测范围广、测量精度高；
2、环氧树脂确保了整个FBG传感器监测的安全耐久性、成活率和防水性，使其耐腐蚀、能够在各种恶劣的环境中工作；
3、由于FBG传感器是通过在光纤上刻制而成，所以FBG传感器的成本相对较低，加上成活率较高，且FBG数据采集仪器价格相对低廉，因而可以大大节省监测费用，减少监测时间，提高监测效果；随着技术的发展，光纤解调设备的研发和制造费用也越来越低，故该项技术能够全面推广；
4、优化FBG传感器在圆周和轴向上的布置方式能够准确的测量出桩身各部位的变形情况。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
实施例：本实施例中监测的圆形实心混凝土桩如图1所示，包括桩身1，在桩身1的外表面沿桩身轴向铺设有光纤2，在光纤2上等间隔地刻制有FBG传感器2-1。如图2所示，桩身1表面的光纤2沿桩身1的轴向等间距地铺设有八条。
使用时，本实施例的基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法包括以下步骤：
1）圆形实心混凝土桩桩身表面平整处理，先用砂纸打磨桩身表面，然后涂抹环氧树脂，再用砂纸将环氧树脂打磨平整。
2）在处理后的桩身表面沿桩身的轴向等间距地铺设八条光纤，每条光纤上间隔地刻制有FBG传感器，形成等间距串联布设的FBG传感器，间距为50厘米。将FBG传感器用胶水粘接在桩身表面上，使光纤的端头伸出桩身的顶部，
3）在铺设于桩身表面的光纤外涂抹环氧树脂，并进行平滑处理，环氧树脂是一种液型，双组份、软性自干型软胶，无色、透明、具有弹性，轻度划擦表面可自行恢复原形，待环氧树脂凝固即完成整个FBG传感器监测系统的布设。
4）将光纤的端部套装保护套管，并接入FBG传感器数据采集仪。要求保护套管内径与光纤外径空隙在适度范围内，保护套管选用塑料软管或其他材料的柔性直管。
5）测量初值前需要对FBG传感器重新标定，依据圆形实心混凝土桩受竖向受荷载前后的测量结果之差，得到该压力增量作用下的桩身应变值。
6）沿圆形实心混凝土桩的桩长任意四个相邻截面互成45度的横截面，通过采集的八条对称线上的FBG传感器监测数据，可以判断圆形实心混凝土桩是否存在缺陷或偏心等情况。
整个监测系统的布设方法有别于传统监测方法的布设，可以根据需要沿桩长方向灵活布置FBG传感器，且达到远程监测的目的。
FBG传感器即光纤布拉格光栅传感器，其基本原理是：从光纤一端注入一束宽带光束，传过FBG传感器时，通过测量光纤布拉格光栅反射光波波长变化，就能获得待测物体不同点上的应变信息。其在测量时，只需将FBG传感器数据采集仪连接到光纤的接收端，不需要组成回路，进一步简化了监测的复杂性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种基于FBG传感器的圆形实心混凝土桩桩身应变监测方法，其特征在于包括以下步骤：
1）圆形实心混凝土桩桩身表面平整处理,先用砂纸打磨桩身表面，然后涂抹环氧树脂，再用砂纸将环氧树脂打磨平整；
2）在处理后的桩身表面沿桩身的轴向铺设光纤，所述光纤的端部套有保护套管,所述光纤上间隔地刻制有FBG传感器，所述光纤上的FBG传感器以50厘米的间距均匀分布,将所述FBG传感器粘接在桩身表面上，所述光纤的端头伸出桩身的顶部；所述桩身表面的光纤沿桩身的轴向等间距地铺设有八条,沿圆形实心混凝土桩的桩长任意四个相邻截面互成45度的横截面；
3）在铺设于桩身表面的光纤外涂抹环氧树脂；
4）将光纤的端部接入FBG传感器数据采集仪；
5）依据圆形实心混凝土桩受竖向荷载前后的测量结果之差，得到该压力增量作用下的桩身应变值，通过采集的八条对称线上的FBG传感器监测数据，可以判断圆形实心混凝土桩是否存在缺陷或偏心情况。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111609952A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-01 | 机械工业勘察设计研究院有限公司 | 一种线测法测试桩基内力的校验装置及方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104406536B (zh) * | 2014-12-05 | 2017-04-05 | 浙江大学 | 桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置和方法 |
| CN105332393B (zh) * | 2015-10-21 | 2017-12-01 | 中国电子工程设计院 | 一种长螺旋后插笼灌注桩侧向刚度检测系统的施工工艺 |
| CN105371815A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-03-02 | 衡阳市规划设计院 | 一种便携式岩石侧向变形测量装置 |
| CN105259184B (zh) * | 2015-11-24 | 2018-10-16 | 大连大学 | 隧道拱顶分布式光纤监测装置及其施工工艺与监测方法 |
| DE102016014280B4 (de) * | 2016-11-30 | 2018-07-12 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh | Anschweißbare FBG-Dehnungssensoranordnung |
| WO2018220413A1 (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-06 | Arcelormittal | Method for determining deformation, and associated equipment |
| CN107130598A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-05 | 安徽省建筑科学研究设计院 | 一种含光纤的玻璃纤维筋混凝土桩 |
| CN108035330B (zh) * | 2017-11-24 | 2019-11-22 | 河海大学 | 一种同时埋设多个土压力传感器的装置及方法 |
| CN108895975A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-27 | 浙江大学宁波理工学院 | 基于fbg传感器的水泥土搅拌桩桩身应变监测方法 |
| CN109357626A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-19 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种扶壁式挡土墙应变监测的施工方法 |
| CN110387878B (zh) * | 2019-08-02 | 2021-07-13 | 绍兴市上虞舜江管桩有限公司 | 一种内层抗渗透的抗腐型混泥土预制方桩制备工艺 |
| CN111256869A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-06-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种测试沿深度方向温度场的路用光纤传感器及布置方法 |
| CN111707205B (zh) * | 2020-04-27 | 2021-12-10 | 中船重工(大连)海防环保科技有限公司 | 一种基于轴向布设光纤的套管应变监测的方法和装置 |
| CN112012251B (zh) * | 2020-08-27 | 2022-07-05 | 河北工业大学 | 基于fbg系统的斜phc方桩轴向-弯曲变形的联合监测方法 |
| CN113607215A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-05 | 日喀则市交通运输局公路工程项目管理中心 | 一种灌注桩桩基承载力远程监控方法及系统 |
| CN113739705B (zh) * | 2021-08-30 | 2024-02-02 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 一种基于分段圆弧拼接算法的构件横向位移监测方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11222810A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバを用いた杭の軸力分布計測装置および方法 |
| WO2006021751A1 (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Insensys Limited | Structural member bend radius and shape sensor and measurement apparatus |
| KR20060042611A (ko) * | 2004-11-10 | 2006-05-15 | 대림산업 주식회사 | 콘크리트 말뚝의 축변형률을 측정하기 위한 광섬유격자센서 어레이 |
| CN1888330A (zh) * | 2006-07-25 | 2007-01-03 | 南京大学 | 灌注桩基础分布式光纤传感检测方法与系统 |
| CN202692950U (zh) * | 2012-07-02 | 2013-01-23 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 混凝土桩应变监测用光纤光栅传感装置 |
| CN102936903A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-20 | 北京科力安监测技术有限公司 | Phc管桩试桩应力、应变检测的方法 |
-
2013
- 2013-12-12 CN CN201310673214.0A patent/CN103669429B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11222810A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバを用いた杭の軸力分布計測装置および方法 |
| WO2006021751A1 (en) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Insensys Limited | Structural member bend radius and shape sensor and measurement apparatus |
| KR20060042611A (ko) * | 2004-11-10 | 2006-05-15 | 대림산업 주식회사 | 콘크리트 말뚝의 축변형률을 측정하기 위한 광섬유격자센서 어레이 |
| CN1888330A (zh) * | 2006-07-25 | 2007-01-03 | 南京大学 | 灌注桩基础分布式光纤传感检测方法与系统 |
| CN202692950U (zh) * | 2012-07-02 | 2013-01-23 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 混凝土桩应变监测用光纤光栅传感装置 |
| CN102936903A (zh) * | 2012-11-22 | 2013-02-20 | 北京科力安监测技术有限公司 | Phc管桩试桩应力、应变检测的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| FBG传感技术在混凝土预制桩水平载荷试验中的应用;邱松等;《岩土工程学报》;20111031;第33卷(第S2期);第105-107页 * |
| FBG传感技术在预制桩高应变检测中的应用研究;邱正红;《城市建设理论研究（电子版）》;20130716(第13期);第1-4页 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111609952A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-09-01 | 机械工业勘察设计研究院有限公司 | 一种线测法测试桩基内力的校验装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103669429A (zh) | 2014-03-26 |
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