CN107218901A - 光纤光栅应变传感机构和满堂支撑结构的沉降监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光纤光栅应变传感机构和满堂支撑结构的沉降监测方法。其中，光纤光栅应变传感机构，包括：光纤光栅应变传感组件，光纤光栅应变传感组件的第一端与被监测件连接，且光纤光栅应变传感组件与解调仪连接，被监测件设置在地基与顶部模板之间；传压件，传压件的第一端与地基或顶部模板连接，传压件的第二端与光纤光栅应变传感组件的第二端连接，以将顶部模板或地基的变形通过传压件传递给光纤光栅应变传感组件。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中不能对满堂支撑结构进行实时沉降监测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及工程建筑领域，具体而言，涉及一种光纤光栅应变传感机构和满堂支撑结构的沉降监测方法。
背景技术
支撑结构(如满堂支撑)现已广泛应用于工程建筑中，比如桥梁施工、房屋修建等。然而在施工过程中却存在许多安全隐患，由于支撑结构沉降坍塌导致的工程问题层出不穷。现有的满支撑结构主要是研究其材料性能和结构，至今为止还没有提出一种适用于支撑结构的沉降监测方法，这导致了由于支撑结构的沉降坍塌而引起的工程事故频繁发生，威胁工作人员的人身安全。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光纤光栅应变传感机构和满堂支撑结构的沉降监测方法，以解决现有技术中不能对满堂支撑结构进行实时沉降监测的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光纤光栅应变传感机构，包括：光纤光栅应变传感组件，光纤光栅应变传感组件的第一端与被监测件连接，且光纤光栅应变传感组件与解调仪连接，被监测件设置在地基与顶部模板之间；传压件，传压件的第一端与地基或顶部模板连接，传压件的第二端与光纤光栅应变传感组件的第二端连接，以将顶部模板或地基的变形通过传压件传递给光纤光栅应变传感组件。
进一步地，光纤光栅应变传感机构还包括辅助锚杆，传压件的第一端与地基之间通过辅助锚杆连接。
进一步地，光纤光栅应变传感机构还包括：紧固扣件，通过紧固扣件将光纤光栅应变传感组件连接在被监测件上；水平仪，设置在光纤光栅应变传感组件上。
进一步地，紧固扣件为抱箍。
进一步地，光纤光栅应变传感组件的内表面具有四个光纤光栅传感器，且两个光纤光栅传感器位于内表面的上侧，另外两个光纤光栅传感器位于内表面的下侧，且四个光纤光栅传感器通过一条光纤连接。
进一步地，光纤光栅应变传感组件包括管状件，四个光纤光栅传感器设置在管状件的内表面上。
进一步地，管状件的第一端与被监测件连接，管状件的第二端上设置有通孔，传压件穿过通孔与管状件连接，且传压件位置可调节地设置在管状件上。
进一步地，光纤光栅应变传感机构还包括锁紧件，管状件与传压件通过锁紧件锁紧。
进一步地，锁紧件为两个螺母，两个螺母分别位于管状件的上下两侧。
根据本发明的另一方面，提供了一种满堂支撑结构的沉降监测方法，采用上述的光纤光栅应变传感机构对满堂支撑结构进行监测，其中，沉降监测方法包括：步骤S1：满堂支撑结构的上端和下端均设置有多个光纤光栅应变传感组件，光纤光栅应变传感组件与解调仪连接；步骤S2：部分光纤光栅应变传感组件用于检测沉降差值△ω1，部分光纤光栅应变传感组件用于检测不均匀沉降值△ω2；步骤S3：将沉降差值△ω1与预设标准沉降值ω1进行比较，以确定满堂支撑结构是否会发生压塌。
进一步地，在步骤S1中，至少两个光纤光栅应变传感组件处于满堂支撑结构的同一立杆上；至少两个光纤光栅应变传感组件与满堂支撑结构的顶部模板的距离相等。
进一步地，在步骤S2中，处于同一立杆上的不同高度的两个光纤光栅应变传感组件用于检测沉降差值△ω1；处于不同立杆的同一高度上的光纤光栅应变传感组件共同用于检测不均匀沉降值△ω2。
进一步地，在步骤S3中，当沉降差值△ω1大于预设标准沉降值ω1时，满堂支撑结构会发生压塌；或当沉降差值△ω1小于或等于预设标准沉降值ω1时，满堂支撑结构不会发生压塌。
进一步地，步骤S1包括：步骤S11：光纤光栅应变传感组件垂直于立杆设置，且光纤光栅应变传感组件的第一端与立杆连接，光纤光栅应变传感组件的第二端向远离立杆的方向伸出，传压件的第一端与顶部模板或地基连接，传压件的第二端与光纤光栅应变传感组件的第二端连接以根据顶部模板或地基的变形对光纤光栅应变传感组件施压。
进一步地，步骤S1包括在步骤S11之前的：步骤S10：位于满堂支撑结构的上端的多个光纤光栅应变传感组件连接在解调仪的一个通道上，位于满堂支撑结构的下端的多个光纤光栅应变传感组件连接在解调仪的另一个通道上。
进一步地，步骤S3包括监测满堂支撑结构的顶部水平度的方法：与顶部模板连接且位于满堂支撑结构最外侧的两个立杆上的光纤光栅应变传感组件用于检测顶部不水平值△ω3，将顶部不水平差值△ω3与顶部预设安全水平差值ω3进行比较，以确定满堂支撑结构的顶部模板是否不水平。
进一步地，步骤S3包括监测满堂支撑结构所处的地面水平度的方法：与地基连接且位于满堂支撑结构最外侧的两个立杆上光纤光栅应变传感组件用于检测地面不水平值△ω4，将地面不水平差值△ω4与地面预设安全水平差值ω4进行比较，以确定满堂支撑结构所处的地基是否不水平。
应用本发明的技术方案，在本申请中，光纤光栅应变传感组件的第一端与被监测件连接，从而将光纤光栅应变传感组件固定在被监测件上。传压件与光纤光栅应变传感组件及地基或顶部模板均连接，则能够将地基或顶部模板的变形传递给光纤光栅应变传感组件。同时，光纤光栅应变传感组件与解调仪连接，从而实时监测被监测件的变形量，提高被监测件的使用安全系数。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的光纤光栅应变传感组件安装在满堂支撑结构上的实施例的主视图示意图；
图2示出了图1中的光纤光栅应变传感组件安装在满堂支撑结构的上端的局部放大图；
图3示出了图1中的光纤光栅应变传感组件安装在满堂支撑结构的下端的局部放大图；以及
图4示出了图1中的光纤光栅应变传感组件的细部结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、光纤光栅应变传感组件；11、光纤光栅传感器；20、满堂支撑结构；30、解调仪；40、传压件；50、辅助锚杆；60、紧固扣件；70、水平仪；80、顶部模板；90、地基。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了解决现有技术中不能对满堂支撑结构进行实时沉降监测的问题，本发明提供了一种光纤光栅应变传感机构和满堂支撑结构的沉降监测方法。其中，本申请中的光纤光栅应变传感机构应用于满堂支撑结构的沉降监测。
如图1至图3所示，本实施例的光纤光栅应变传感机构包括光纤光栅应变传感组件10及传压件40。其中，光纤光栅应变传感组件10的第一端与满堂支撑结构连接，且光纤光栅应变传感组件10与解调仪30连接，被监测件设置在地基90与顶部模板80之间。传压件40的第一端与地基90或满堂支撑结构的顶部模板80连接，传压件40的第二端与光纤光栅应变传感组件10的第二端连接，以将顶部模板80或地基90的变形通过传压件40传递给光纤光栅应变传感组件10。
应用本实施例的技术方案，在本实施例中，光纤光栅应变传感组件10的第一端与满堂支撑结构的立杆连接，从而将光纤光栅应变传感组件10固定在满堂支撑结构上。传压件40与光纤光栅应变传感组件10及地基90或满堂支撑结构的顶部模板80均连接，则能够将地基90或满堂支撑结构的顶部模板80的变形传递给光纤光栅应变传感组件10。同时，光纤光栅应变传感组件10与解调仪30连接，从而实时监测满堂支撑结构的变形量，提高满堂支撑结构的使用安全系数。
可选地，传压件40为传压杆。传压杆的结构简单，容易加工。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，光纤光栅应变传感机构还包括辅助锚杆50，传压件40的第一端与地基90之间通过辅助锚杆50连接。具体地，辅助锚杆50的一端与地基90连接，辅助锚杆50的另一端与传压件40连接，通过辅助锚杆50将地基90的变形传递至传压件40，之后再通过传压件40将变形传递至光纤光栅应变传感组件10。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，光纤光栅应变传感机构还包括紧固扣件60和水平仪70。其中，通过紧固扣件60将光纤光栅应变传感组件10连接在满堂支撑结构的立杆上。水平仪70设置在光纤光栅应变传感组件10上。可选地，水平仪70为水准气泡。在用户安装光纤光栅应变传感组件10时，一边调节紧固扣件60，一边观察水准气泡，从而将光纤光栅应变传感组件10水平连接在满堂支撑结构20的立杆上，提高光纤光栅应变传感组件10的监测精确度。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，紧固扣件60为抱箍。上述结构的结构简单，容易装配，且降低光纤光栅应变传感机构的加工成本。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，光纤光栅应变传感组件10的内表面具有四个光纤光栅传感器11，且两个光纤光栅传感器11位于内表面的上侧，另外两个光纤光栅传感器11位于内表面的下侧，且四个光纤光栅传感器11通过一条光纤连接。这样，四个光纤光栅传感器11通过光纤串联在一起。具体测量原理如下：
各光纤光栅应变传感组件10的第一端与满堂支撑结构的立杆固定，第二端受集中荷载，通常的，光纤光栅应变传感组件10会存在三种应变变化，εM为光纤光栅应变传感组件10受弯产生的应变；εF为光纤光栅应变传感组件10受轴向力产生的应变；εT为光纤光栅应变传感组件10受温度影响产生的应变，挠度与受弯产生的应变有关，所有我们只考虑εM。
具体地，弯矩和应变的关系式及弯矩和挠度的关系式如下，将弯矩消除后即可得到应变和挠度的关系式，计算过程如下所示：
其中：ε为应变；
ρ为曲率半径；
y为光纤光栅应变传感组件10到中性轴距离；
曲率半径ρ与弯矩M的关系为：
其中：M为弯矩；
E为杨氏模量；
I为截面惯性矩；
EI为抗弯刚度；
通过公式(1)和公式(2)可得：
曲率半径ρ的公式为：
通过公式(2)和公式(4)可得：
其中：当挠度ω较小时：tanθ≈θ≈0。
则
对公式(7)二次积分即可得到挠度ω：
其中：ω(x)为光纤光栅传感器件的挠度；
C为光纤光栅应变传感组件10端点的初始转角；
D为光纤光栅应变传感组件10端点的初始位移。
基于光纤光栅应变传感组件10的假设条件，光纤光栅应变传感组件10端点的初始转角和初始位移均为零，则
通过公式(3)和公式(9)可得：
其中：ε(x)沿光纤光栅应变传感组件10的轴线方向线性分布，将应变公式代入公式(10)中可得到光纤光栅应变传感组件10的挠度曲线。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，光纤光栅应变传感组件10包括管状件，四个光纤光栅传感器11设置在管状件的内表面上。上述设置使得光纤光栅传感器11被得到更好的保护，防止光纤光栅传感器11被损坏，且使得光纤光栅应变传感组件10的结构更加紧凑。
如图1所示，在本实施例的光纤光栅应变传感机构中，管状件的第一端与满堂支撑结构的立杆连接，管状件的第二端上设置有通孔，传压件40穿过通孔与管状件连接，且传压件40位置可调节地设置在管状件上。此外，光纤光栅应变传感机构还包括锁紧件，管状件与传压件40通过锁紧件锁紧。
可选地，锁紧件为两个螺母，两个螺母分别位于管状件的上下两侧。
具体地，传压件40与光纤光栅应变传感组件10连接的第二端上设置有螺纹，光纤光栅应变传感组件10的第二端设置有通孔。当传压件40与光纤光栅应变传感组件10进行装配时，传压件40的第二端从光纤光栅应变传感组件10的第二端上的通孔穿出，之后在光纤光栅应变传感组件10的上下表面上分别安装螺母，从而实现传压件40与光纤光栅应变传感组件10的连接。同时，二者的上述连接方式使得用户能够更加方便的调节传压件40的传压长度，以满足不同的测量要求。
本申请还提供了一种满堂支撑结构的沉降监测方法，包括光纤光栅应变传感机构，光纤光栅应变传感机构为上述的光纤光栅应变传感机构，其中，沉降监测方法包括步骤S1、步骤S2及步骤S3。其中，
步骤S1：满堂支撑结构20的上端和下端均设置有多个光纤光栅应变传感组件10，光纤光栅应变传感组件10与解调仪30连接。
步骤S2：部分光纤光栅应变传感组件10用于检测沉降差值△ω1，部分光纤光栅应变传感组件10用于检测不均匀沉降值△ω2。
步骤S3：将沉降差值△ω1与预设标准沉降值ω1进行比较，以确定满堂支撑结构20是否会发生压塌。
在本实施例中，多个光栅光纤应变传感组件10与解调仪30连接，部分光栅光纤应变传感组件10用于检测满堂支撑结构20的沉降差值△ω1，部分光栅光纤应变传感组件10用于检测满堂支撑结构20的不均匀沉降值△ω2。这样，工作人员通过比较沉降差值△ω1与预设标准沉降值ω1，则可得出本实施例中的满堂支撑结构20是否会发生压塌，从而解决了现有技术中不能够监测满堂支撑结构20是否会发生压塌或者不均匀沉降的问题。在上述过程中，光栅光纤应变传感组件10与解调仪30能够对满堂支撑结构20进行实时监测，从而避免满堂支撑结构20发生压塌或者不均匀沉降，提高满堂支撑结构20的使用安全系数。
可选地，在步骤S1中，至少两个光纤光栅应变传感组件10处于满堂支撑结构20的同一立杆上。至少两个光纤光栅应变传感组件10与满堂支撑结构20的顶部模板80的距离相等。如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，在满堂支撑结构20上设置有六个光纤光栅应变传感组件10，其中，满堂支撑结构20的上端安装有三个与其顶部模板80距离相等的光纤光栅应变传感组件10，满堂支撑结构20的下端安装有三个光纤光栅应变传感组件10，且满堂支撑结构20的同一立杆上设置有两个光纤光栅应变传感组件10，满堂支撑结构20的左侧立杆和右侧立杆上均设置有光纤光栅应变传感组件10。上述设置使得光纤光栅应变传感组件10的位置布置更加合理，使得其对满堂支撑结构20压塌或者不均匀沉降的监测更加准确。
如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，在步骤S2中，处于同一立杆上的不同高度的两个光纤光栅应变传感组件10用于检测沉降差值△ω1；处于不同立杆的同一高度上的光纤光栅应变传感组件10共同用于检测不均匀沉降值△ω2。
具体地，在竖直方向上，根据满堂支撑结构20的下端的三个光纤光栅应变传感组件10能够监测出满堂支撑结构20的绝对沉降值。同时，若同一立杆上的两个光纤光栅应变传感组件10的沉降差值△ω1不为零，则该立杆自身沉降值即为沉降差值△ω1，若同一立杆上的两个光纤光栅应变传感组件10的沉降差值△ω1为零，则该立杆未发生沉降。
具体地，在同一高度上，满堂支撑结构20的上端的三个光纤光栅应变传感组件10分别监测出满堂支撑结构20的左、中、右端的沉降值，若上述三个沉降值之差(不均匀沉降值△ω2)均为零，则满堂支撑结构20的顶部模板80未发生不均匀沉降；若上述三个沉降值之差(不均匀沉降值△ω2)不为零，则满堂支撑结构20的顶部模板80发生了不均匀沉降，需要进行整平操作。
如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，在步骤S3中，当沉降差值△ω1大于预设标准沉降值ω1时，满堂支撑结构20会发生压塌；或当沉降差值△ω1小于或等于预设标准沉降值ω1时，满堂支撑结构20不会发生压塌。
如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，步骤S1包括步骤S11。步骤S11为：光纤光栅应变传感组件10垂直于立杆设置，且光纤光栅应变传感组件10的第一端与立杆连接，光纤光栅应变传感组件10的第二端向远离立杆的方向伸出，传压件40的第一端与顶部模板80或地基90连接，传压件40的第二端与光纤光栅应变传感组件10的第二端连接以根据顶部模板80或地基90的变形对光纤光栅应变传感组件10施压。
可选地，地基90为相对稳定的岩土层，作为满堂支撑结构20的底部基准面，以保证传压件40的初始竖直位移为零。通过传压件40将满堂支撑结构20的顶部模板80及地基90的变形传递至光纤光栅应变传感组件10，从而确保光纤光栅应变传感组件10能够对顶部模板80及地基90的变形进行实时监测。
在本实施例的沉降监测方法中，步骤S1包括在步骤S11之前的步骤S10。步骤S10为：位于满堂支撑结构20的上端的多个光纤光栅应变传感组件10连接在解调仪30的一个通道上，位于满堂支撑结构20的下端的多个光纤光栅应变传感组件10连接在解调仪30的另一个通道上。解调仪30的一个通道上能够连接多个光纤光栅应变传感组件10，并检测光纤光栅应变传感组件10的测量值。
如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，步骤S3包括监测满堂支撑结构的顶部水平度的方法：与顶部模板80连接且位于满堂支撑结构20最外侧的两个立杆上的光纤光栅应变传感组件10用于检测顶部不水平值△ω3，将顶部不水平差值△ω3与顶部预设安全水平差值ω3进行比较，以确定满堂支撑结构20的顶部模板80是否不水平。
具体地，位于满堂支撑结构20的左侧立杆上端的光纤光栅应变传感组件10和位于满堂支撑结构20的右侧立杆上端的光纤光栅应变传感组件10的监测值作差得出顶部不水平值△ω3，再将顶部不水平差值△ω3与顶部预设安全水平差值ω3进行比较，以确定满堂支撑结构20的顶部模板80是否不水平。当顶部不水平差值△ω3超出顶部预设安全水平差值ω3时需要对顶部模板80进行整平操作，从而提高满堂支撑结构20的使用安全系数，保障人身安全。
如图1所示，在本实施例的沉降监测方法中，步骤S3包括监测满堂支撑结构所处的地面水平度的方法：与地基90连接且位于满堂支撑结构20最外侧的两个立杆上光纤光栅应变传感组件10用于检测地面不水平值△ω4，将地面不水平差值△ω4与地面预设安全水平差值ω4进行比较，以确定满堂支撑结构20所处的地基90是否不水平。
具体地，位于满堂支撑结构20的左侧立杆下端的光纤光栅应变传感组件10和位于满堂支撑结构20的右侧立杆下端的光纤光栅应变传感组件10的监测值作差得出地面不水平值△ω4，再将地面不水平值△ω4与地面预设安全水平差值ω4进行比较，以确定满堂支撑结构20所处的地基90是否不水平。当地面不水平值△ω4超出地面预设安全水平差值ω4时需要对满堂支撑结构20所处的地基90进行整平操作，从而提高满堂支撑结构20的使用安全系数，保障人身安全。
本实施例中的沉降监测方法的监测原理如下：
具体地，在监测过程中，满堂支撑结构的顶部模板80的变形通过传压件40传递至光纤光栅应变传感组件10并使得光纤光栅应变传感组件10的波长发生变化，同时，满堂支撑结构20的下端的地基90通过辅助锚杆50及传压件40将其变形传递至光纤光栅应变传感组件10，并使得光纤光栅应变传感组件10的波长发生变化，解调仪30对光纤光栅应变传感组件10的光波、光谱进行分析，从而得出满堂支撑结构20的变形，再计算得出满堂支撑结构20的挠度变化，即满堂支撑结构20的沉降值。
位于满堂支撑结构20的同一立杆上的不同高度处的两个光纤光栅应变传感组件10的沉降差值△ω1与预设标准沉降值ω1作比较，从而实时监测满堂支撑结构是否会发生压塌。
在满堂支撑结构20的同一高度上，满堂支撑结构20的上端的三个光纤光栅应变传感组件10的监测值作差得出不均匀沉降值△ω2，以确定所述满堂支撑结构20的顶部模板80是否发生不均匀沉降，若是发生不均匀沉降，则需要对顶部模板80进行整平操作。
在满堂支撑结构20的同一高度上，位于满堂支撑结构20的左侧立杆上端的光纤光栅应变传感组件10和位于满堂支撑结构20的右侧立杆上端的光纤光栅应变传感组件10的监测值作差得出顶部不水平值△ω3，再将顶部不水平差值△ω3与顶部预设安全水平差值ω3作比较，以确定满堂支撑结构20的顶部模板80是否不水平。当顶部不水平差值△ω3超出顶部预设安全水平差值ω3时需要对顶部模板80进行整平操作，
在满堂支撑结构20的同一高度上，位于满堂支撑结构20的左侧立杆下端的光纤光栅应变传感组件10和位于满堂支撑结构20的右侧立杆下端的光纤光栅应变传感组件10的监测值作差得出地面不水平值△ω4，再将地面不水平值△ω4与地面预设安全水平差值ω4作比较，以确定满堂支撑结构20所处的地基90是否不水平。当地面不水平值△ω4超出地面预设安全水平差值ω4时需要对满堂支撑结构20所处的地基90进行整平操作，从而提高满堂支撑结构20的使用安全系数，保障人身安全。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
在本申请中，光纤光栅应变传感组件的第一端与被监测件连接，从而将光纤光栅应变传感组件固定在被监测件上。传压件与光纤光栅应变传感组件及地基或被监测件的顶部均连接，则能够将地基或被监测件的顶部的变形传递给光纤光栅应变传感组件。同时，光纤光栅应变传感组件与解调仪连接，从而实时监测被监测件的变形量，提高被监测件的使用安全系数。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (17)
1.一种光纤光栅应变传感机构，其特征在于，包括：
光纤光栅应变传感组件(10)，所述光纤光栅应变传感组件(10)的第一端与被监测件连接，且所述光纤光栅应变传感组件(10)与解调仪(30)连接，所述被监测件设置在地基(90)与顶部模板(80)之间；
传压件(40)，所述传压件(40)的第一端与所述地基(90)或所述顶部模板(80)连接，所述传压件(40)的第二端与所述光纤光栅应变传感组件(10)的第二端连接，以将所述顶部模板(80)或所述地基(90)的变形通过所述传压件(40)传递给所述光纤光栅应变传感组件(10)。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述光纤光栅应变传感机构还包括辅助锚杆(50)，所述传压件(40)的第一端与所述地基(90)之间通过所述辅助锚杆(50)连接。
3.根据权利要求1所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述光纤光栅应变传感机构还包括：
紧固扣件(60)，通过所述紧固扣件(60)将所述光纤光栅应变传感组件(10)连接在所述被监测件上；
水平仪(70)，设置在所述光纤光栅应变传感组件(10)上。
4.根据权利要求3所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述紧固扣件(60)为抱箍。
5.根据权利要求1所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述光纤光栅应变传感组件(10)的内表面具有四个光纤光栅传感器(11)，且两个所述光纤光栅传感器(11)位于所述内表面的上侧，另外两个所述光纤光栅传感器(11)位于所述内表面的下侧，且所述四个光纤光栅传感器(11)通过一条光纤连接。
6.根据权利要求5所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述光纤光栅应变传感组件(10)包括管状件，四个所述光纤光栅传感器(11)设置在所述管状件的内表面上。
7.根据权利要求6所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述管状件的第一端与被所述监测件连接，所述管状件的第二端上设置有通孔，所述传压件(40)穿过所述通孔与所述管状件连接，且所述传压件(40)位置可调节地设置在所述管状件上。
8.根据权利要求7所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述光纤光栅应变传感机构还包括锁紧件，所述管状件与所述传压件(40)通过所述锁紧件锁紧。
9.根据权利要求8所述的光纤光栅应变传感机构，其特征在于，所述锁紧件为两个螺母，两个所述螺母分别位于所述管状件的上下两侧。
10.一种满堂支撑结构的沉降监测方法，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的光纤光栅应变传感机构对满堂支撑结构(20)进行监测，其中，所述沉降监测方法包括：
步骤S1：所述满堂支撑结构(20)的上端和下端均设置有多个光纤光栅应变传感组件(10)，所述光纤光栅应变传感组件(10)与解调仪(30)连接；
步骤S2：部分所述光纤光栅应变传感组件(10)用于检测沉降差值Δω1，部分所述光纤光栅应变传感组件(10)用于检测不均匀沉降值Δω2；
步骤S3：将所述沉降差值Δω1与预设标准沉降值ω1进行比较，以确定所述满堂支撑结构(20)是否会发生压塌。
11.根据权利要求10所述的沉降监测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，
至少两个所述光纤光栅应变传感组件(10)处于所述满堂支撑结构(20)的同一立杆上；
至少两个所述光纤光栅应变传感组件(10)与所述满堂支撑结构(20)的顶部模板(80)的距离相等。
12.根据权利要求10所述的沉降监测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，
处于同一立杆上的不同高度的两个所述光纤光栅应变传感组件(10)用于检测所述沉降差值Δω1；
处于不同立杆的同一高度上的所述光纤光栅应变传感组件(10)共同用于检测所述不均匀沉降值Δω2。
13.根据权利要求10所述的沉降监测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，
当所述沉降差值Δω1大于所述预设标准沉降值ω1时，所述满堂支撑结构(20)会发生压塌；或
当所述沉降差值Δω1小于或等于所述预设标准沉降值ω1时，所述满堂支撑结构(20)不会发生压塌。
14.根据权利要求11所述的沉降监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：所述光纤光栅应变传感组件(10)垂直于立杆设置，且所述光纤光栅应变传感组件(10)的第一端与所述立杆连接，所述光纤光栅应变传感组件(10)的第二端向远离所述立杆的方向伸出，传压件(40)的第一端与所述顶部模板(80)或地基(90)连接，所述传压件(40)的第二端与所述光纤光栅应变传感组件(10)的第二端连接以根据所述顶部模板(80)或地基(90)的变形对所述光纤光栅应变传感组件(10)施压。
15.根据权利要求14所述的沉降监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括在所述步骤S11之前的：
步骤S10：位于所述满堂支撑结构(20)的上端的多个所述光纤光栅应变传感组件(10)连接在所述解调仪(30)的一个通道上，位于所述满堂支撑结构(20)的下端的多个所述光纤光栅应变传感组件(10)连接在所述解调仪(30)的另一个通道上。
16.根据权利要求14所述的沉降监测方法，其特征在于，所述步骤S3包括监测所述满堂支撑结构的顶部水平度的方法：
与所述顶部模板(80)连接且位于所述满堂支撑结构(20)最外侧的两个立杆上的光纤光栅应变传感组件(10)用于检测顶部不水平值Δω3，将所述顶部不水平差值Δω3与顶部预设安全水平差值ω3进行比较，以确定所述满堂支撑结构(20)的所述顶部模板(80)是否不水平。
17.根据权利要求14所述的沉降监测方法，其特征在于，所述步骤S3包括监测所述满堂支撑结构所处的地面水平度的方法：
与所述地基(90)连接且位于所述满堂支撑结构(20)最外侧的两个立杆上光纤光栅应变传感组件(10)用于检测地面不水平值Δω4，将所述地面不水平差值Δω4与地面预设安全水平差值ω4进行比较，以确定所述满堂支撑结构(20)所处的所述地基(90)是否不水平。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108827235A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-16 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种高支模模板沉降监测装置及其方法 |
| CN108827234A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-16 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种模板支撑架地基沉降监测装置及其方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0307964D0 (en) * | 2003-04-05 | 2003-05-14 | Insensys Ltd | Sail shape measurement apparatus |
| CN1858548A (zh) * | 2006-06-08 | 2006-11-08 | 昆明理工大学 | 一种用光纤Bragg光栅传感器测量沉降量的方法 |
| CN101982841A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-03-02 | 四川金立信铁路设备有限公司 | 一种灾害监测预警系统及其采用此系统的监测预警方法 |
| CN102162760A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-08-24 | 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 | 一种附着式拉索索力监测装置 |
| US20120154821A1 (en) * | 2010-03-31 | 2012-06-21 | Glen Peter Koste | System for monitoring a relative displacement of components |
| CN103047939A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-04-17 | 中国飞机强度研究所 | 光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法 |
| CN103353280A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-10-16 | 长安大学 | 用于高速公路寿命监测的地下传感器网络及其部署方法 |
| CN203323712U (zh) * | 2013-07-01 | 2013-12-04 | 长安大学 | 用于高速公路寿命监测的地下传感器网络 |
| CN104567710A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 浙江大学城市学院 | 沉管隧道变形监测及受力分析系统及其使用方法和用途 |
| CN204405054U (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-17 | 中国地震局第一监测中心 | 基于光纤光栅传感器的多通路静力水准装置 |
| CN105783863A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 东华大学 | 一种基于光纤传感技术的地基沉降测量系统及方法 |
| CN206959800U (zh) * | 2017-06-30 | 2018-02-02 | 中铁十四局集团有限公司 | 光纤光栅应变传感机构 |
-
2017
- 2017-06-30 CN CN201710527610.0A patent/CN107218901B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0307964D0 (en) * | 2003-04-05 | 2003-05-14 | Insensys Ltd | Sail shape measurement apparatus |
| CN1858548A (zh) * | 2006-06-08 | 2006-11-08 | 昆明理工大学 | 一种用光纤Bragg光栅传感器测量沉降量的方法 |
| US20120154821A1 (en) * | 2010-03-31 | 2012-06-21 | Glen Peter Koste | System for monitoring a relative displacement of components |
| CN101982841A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-03-02 | 四川金立信铁路设备有限公司 | 一种灾害监测预警系统及其采用此系统的监测预警方法 |
| CN102162760A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-08-24 | 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 | 一种附着式拉索索力监测装置 |
| CN103047939A (zh) * | 2012-12-10 | 2013-04-17 | 中国飞机强度研究所 | 光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法 |
| CN103353280A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-10-16 | 长安大学 | 用于高速公路寿命监测的地下传感器网络及其部署方法 |
| CN203323712U (zh) * | 2013-07-01 | 2013-12-04 | 长安大学 | 用于高速公路寿命监测的地下传感器网络 |
| CN104567710A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 浙江大学城市学院 | 沉管隧道变形监测及受力分析系统及其使用方法和用途 |
| CN204405054U (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-17 | 中国地震局第一监测中心 | 基于光纤光栅传感器的多通路静力水准装置 |
| CN105783863A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 东华大学 | 一种基于光纤传感技术的地基沉降测量系统及方法 |
| CN206959800U (zh) * | 2017-06-30 | 2018-02-02 | 中铁十四局集团有限公司 | 光纤光栅应变传感机构 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108827235A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-16 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种高支模模板沉降监测装置及其方法 |
| CN108827234A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-11-16 | 厦门大学嘉庚学院 | 一种模板支撑架地基沉降监测装置及其方法 |
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