一種現(xiàn)澆x型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置及方法，該裝置包括現(xiàn)澆X型樁、光纖應(yīng)變測(cè)試儀、鋼筋和單模光纖，所述的單模光纖鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部，所述的鋼筋澆筑在現(xiàn)澆X型樁的外邊緣，所述的光纖應(yīng)變測(cè)試儀和單模光纖相連接。新的測(cè)量方法是在現(xiàn)澆X型樁外邊緣布設(shè)單模光纖，利用布里淵光時(shí)域反射技術(shù)，在光纖的脈沖光入射端接收布里淵背向散射光，通過對(duì)布里淵背向散射光功率的分析，完成光纖上各點(diǎn)布里淵頻移的測(cè)量和定位功能，進(jìn)而可得待測(cè)現(xiàn)澆X型樁的變形。采用單模光纖進(jìn)行現(xiàn)澆X型樁的應(yīng)變測(cè)量，顯著提高了光纖傳感器存活率；同時(shí)該方法還具有測(cè)量精度高、漂移小和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；另外，還具有傳感器布設(shè)簡(jiǎn)單，與傳感器相連的接線較少，施工工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
【專利說明】一種現(xiàn)澆X型粧粧身變形分布式測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樁的測(cè)量裝置及方法，具體涉及現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)澆X型樁技術(shù)利用一種截面為X型的鋼模代替?zhèn)鹘y(tǒng)的沉管灌注樁圓型鋼模，從而澆注成X型的現(xiàn)澆混凝土樁。與截面面積相同的傳統(tǒng)圓樁樁型相比，X型樁的截面周長(zhǎng)明顯增大，單位材料的比表面積也顯著增大。從而，達(dá)到了節(jié)省樁身材料，提高單位體積材料承載力的目的。現(xiàn)在對(duì)樁基樁身變形的測(cè)量主要還是點(diǎn)式檢測(cè)，即在樁身鋼筋籠上預(yù)埋應(yīng)變計(jì)如鋼筋計(jì)、應(yīng)變片或埋設(shè)應(yīng)力計(jì)、位移計(jì)等，通過測(cè)量各點(diǎn)的應(yīng)變值，獲得樁身應(yīng)變、應(yīng)力分布曲線。但是點(diǎn)式測(cè)量方法有很多缺點(diǎn)，如屬于不連續(xù)性檢測(cè)，容易漏檢；埋入的電子元器件在混凝土澆注過程中容易失效；零星的點(diǎn)數(shù)據(jù)很難全面反映樁身質(zhì)量及樁與地層各分層間作用規(guī)律；為了提高檢測(cè)精度，安置較多的傳感器又會(huì)因?yàn)樘嗟囊鰧?dǎo)線影響到樁身結(jié)構(gòu)及承載力等。由于現(xiàn)澆X型樁樁身變形對(duì)于掌握該新型樁的樁土作用和樁基承載機(jī)理具有重要作用，但受限于傳統(tǒng)的技術(shù)手段，目前還缺少全面可靠和簡(jiǎn)易方便的方法。
[0003]布里淵散射光時(shí)域反射技術(shù)(簡(jiǎn)稱B0TDR)是一種分布式的光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù),利用分析光纖中后散射光的方法測(cè)量光纖傳輸損耗和各種結(jié)構(gòu)缺陷引起的結(jié)構(gòu)型損耗，通過顯示損耗(散射)與長(zhǎng)度的關(guān)系，來測(cè)量外界信號(hào)場(chǎng)分布于光纖上的擾動(dòng)信息。隨著光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，一根傳感光纖既能感應(yīng)應(yīng)變又能傳輸信號(hào)，形成分布式應(yīng)變傳感器?；诓祭餃Y散射的分布式光纖傳感技術(shù)，具有耐久性好、無零點(diǎn)漂移、不帶電工作、抗電磁干擾、傳輸帶寬大等凸出優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)參數(shù)的連續(xù)分布式監(jiān)測(cè)，目前在土木、水利、電力、交通、石化、海洋等領(lǐng)域推廣運(yùn)用，但現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法和技術(shù)尚未見到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了彌補(bǔ)了現(xiàn)澆X型樁樁身變形監(jiān)測(cè)現(xiàn)存技術(shù)中存在的不連續(xù)性檢測(cè)、容易漏檢、電子元器件易損壞等問題，本發(fā)明提供了的解決方案如下:
一種現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，包括現(xiàn)澆X型樁、光纖應(yīng)變測(cè)試儀、鋼筋和單模光纖，所述的單模光纖鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部，所述的鋼筋澆筑在現(xiàn)澆X型樁的外邊緣，所述的光纖應(yīng)變測(cè)試儀和單模光纖相連接。
[0005]優(yōu)選的，所述的鋼筋為U型。
[0006]優(yōu)選的，所述的單模光纖傳感器通過膠水鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部。
[0007]優(yōu)選的，所述的膠水為單組室溫固化的溶液膠。
[0008]優(yōu)選的，所述的單模光纖和鋼筋各有4根，并均勻地布設(shè)在所述的現(xiàn)澆X型樁外邊緣。
[0009]優(yōu)選的，所述的單模光纖位于現(xiàn)澆X型樁外邊緣的凹陷部位和凸出部位。[0010]優(yōu)選的，所述的現(xiàn)澆X型樁橫截面呈X形，所述的單模光纖傳感器的規(guī)格為9/125um，所述的鋼筋的直徑為8mm。
[0011]本發(fā)明還提供了一種利用上述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置進(jìn)行現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，包括以下步驟:
1)在所述的鋼筋表面開槽，然后在槽內(nèi)涂抹膠水，將所述的單模光纖布設(shè)在鋼筋的槽內(nèi)；將鋪設(shè)有單模光纖的鋼筋放入現(xiàn)澆X型樁內(nèi)，布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，利用布里淵光時(shí)域反射技術(shù)，通過布設(shè)在現(xiàn)澆X型樁外邊緣的鋼筋內(nèi)的單模光纖，在光纖的脈沖光入射端接收布里淵背向散射光；
2)分析布里淵背向散射光的功率，完成所述的單模光纖上各點(diǎn)布里淵頻移的測(cè)量和定位，測(cè)量光纖的變形，所述的單模光纖的變形與現(xiàn)澆X型樁樁身的變形保持一致，從而可得待測(cè)現(xiàn)澆X型樁的變形。
[0012]本發(fā)明還提供了一種利用上述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置進(jìn)行現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的初始數(shù)據(jù)；
2)在現(xiàn)澆X型樁受力之后，再次采用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的數(shù)
據(jù)；
3)將上述步驟2)和I)中的兩次數(shù)據(jù)做差，兩次數(shù)據(jù)之差即為現(xiàn)澆X型樁受力后所產(chǎn)生的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)變值推算出現(xiàn)澆X型樁所受的外力及產(chǎn)生的變形量。
[0013]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明提供了一種新的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，它可以彌補(bǔ)現(xiàn)澆X型樁樁身變形監(jiān)測(cè)現(xiàn)存技術(shù)中存在的不足，實(shí)現(xiàn)高效、便捷及真正意義上的連續(xù)性測(cè)量，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非但不影響混凝土樁的強(qiáng)度，反而會(huì)增加混凝土樁的強(qiáng)度，并且顯著提高了光纖傳感器的存活率；另外，還具有操作方便、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為光纖在鋼筋上的鋪設(shè)圖
圖2為布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁橫截面圖 圖3為現(xiàn)澆X型樁的A-A剖面圖 圖4為現(xiàn)澆X型樁的B-B剖面圖 圖中:1、現(xiàn)澆X型樁，2、單模光纖，3、鋼筋，4、膠水。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明實(shí)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(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]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(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0017]如圖1和2所示，本發(fā)明的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，包括現(xiàn)澆X型樁、光纖應(yīng)變測(cè)試儀、鋼筋和單模光纖，單模光纖鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部，鋼筋澆筑在現(xiàn)澆X型樁的外邊緣，光纖應(yīng)變測(cè)試儀和單模光纖相連接。
[0018]如圖3和4所示，在鋼筋的中間位置把鋼筋彎曲成U型。單模光纖通過膠水鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部。膠水為單組室溫固化的溶液膠。單模光纖和鋼筋各有4根，并均勻地布設(shè)在所述的現(xiàn)澆X型樁外邊緣。單模光纖位于現(xiàn)澆X型樁外邊緣的凹陷部位和凸出部位。
[0019]現(xiàn)澆X型樁橫截面呈X形，單模光纖的規(guī)格為9/125um，鋼筋的直徑為8mm。
[0020]下面說明現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，包括以下步驟:
1)在所述的鋼筋表面開槽，然后在槽內(nèi)涂抹膠水，將所述的單模光纖布設(shè)在鋼筋的槽內(nèi)，檢查鋪設(shè)情況，做到?jīng)]有光纖隆起或者漏膠；將鋪設(shè)有單模光纖的鋼筋放入現(xiàn)澆X型樁內(nèi)，布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，利用布里淵光時(shí)域反射技術(shù)，通過布設(shè)在現(xiàn)澆X型樁外邊緣的鋼筋內(nèi)的單模光纖傳感器，在光纖的脈沖光入射端接收布里淵背向散射光；
2)分析布里淵背向散射光的功率，完成所述的單模光纖上各點(diǎn)布里淵頻移的測(cè)量和定位，由于布里淵頻移量與光纖的溫度和應(yīng)變有關(guān)，當(dāng)樁身溫度保持不變，光的布里淵頻移量與光纖應(yīng)變成正比，而光纖變形與現(xiàn)澆X型樁樁身變形協(xié)調(diào)一致，因此可以通過測(cè)量光纖的變形，進(jìn)而可得待測(cè)現(xiàn)澆X型樁的變形。
[0021]本發(fā)明還提供了另一種現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的初始數(shù)據(jù)；
2)在現(xiàn)澆X型樁受力之后，再次采用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的數(shù)
據(jù)；
3)將上述步驟2)和I)中的兩次數(shù)據(jù)做差，兩次數(shù)據(jù)之差即為現(xiàn)澆X型樁受力后所產(chǎn)生的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)變值推算出現(xiàn)澆X型樁所受的外力及產(chǎn)生的變形量。
[0022]可以用如下方法把光纖布設(shè)在現(xiàn)澆X型樁的外邊緣:在X型鋼模打入土體之后，將事先把鋪設(shè)有單模光纖的鋼筋放到鋼模內(nèi)的預(yù)定部位，然后用細(xì)鋼絲和夾具把鋼筋和鋼模固定在一起，檢查固定情況，一定要固定牢靠。然后再慢慢地?zé)炷?，混凝土燒筑完成之后，立即校正鋼筋的布設(shè)位置和垂直度。
[0023]在上述施工過程中，一定要保證鋼筋的垂直度，盡量不要傾斜，并且布設(shè)位置一定要與設(shè)計(jì)位置相對(duì)應(yīng)。完成所有工序之后一定要挨個(gè)檢查鋪設(shè)有光纖的鋼筋是否與現(xiàn)澆X型樁粘結(jié)牢靠，只有粘結(jié)牢靠才能保證單模光纖與現(xiàn)澆X型樁同步變形，測(cè)量結(jié)果才能真實(shí)可靠。
[0024]以上僅為本發(fā)明的實(shí)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(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)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】
1.一種現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，包括現(xiàn)澆X型樁、光纖應(yīng)變測(cè)試儀、鋼筋和單模光纖，所述的單模光纖鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部，所述的鋼筋澆筑在現(xiàn)澆X型樁的外邊緣，所述的光纖應(yīng)變測(cè)試儀和單模光纖相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的鋼筋為U型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的單模光纖通過膠水鋪設(shè)在鋼筋內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的膠水為單組室溫固化的溶液膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的單模光纖和鋼筋各有4根，并均勻地布設(shè)在所述的現(xiàn)澆X型樁外邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的單模光纖位于現(xiàn)澆X型樁外邊緣的凹陷部位和凸出部位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置，其特征在于，所述的現(xiàn)澆X型樁橫截面呈X形，所述的單模光纖的規(guī)格為9/125um，所述的鋼筋的直徑為8mm。
8.一種利用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置進(jìn)行現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)在鋼筋表面開槽，然后在槽內(nèi)涂抹膠水，將單模光纖布設(shè)在鋼筋的槽內(nèi)；將鋪設(shè)有單模光纖的鋼筋放入現(xiàn)澆X型樁內(nèi)，布設(shè)有光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，利用布里淵光時(shí)域反射技術(shù)，通過布設(shè)在現(xiàn)澆X型樁外邊緣的鋼筋內(nèi)的單模光纖，在光纖的脈沖光入射端接收布里淵背向散射光； 2)分析布里淵背向散射光的功率，完成所述的單模光纖上各點(diǎn)布里淵頻移的測(cè)量和定位，測(cè)量光纖的變形，所述的單模光纖的變形與現(xiàn)澆X型樁樁身的變形保持一致，從而可得待測(cè)現(xiàn)澆X型樁的變形。
9.一種利用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量裝置進(jìn)行現(xiàn)澆X型樁樁身變形分布式測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)布設(shè)有單模光纖的現(xiàn)澆X型樁澆筑完成且達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度之后，用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的初始數(shù)據(jù)； 2)在現(xiàn)澆X型樁受力之后，再次采用光纖應(yīng)變測(cè)試儀讀取現(xiàn)澆X型樁內(nèi)單模光纖的數(shù)據(jù)； 3)將上述步驟2)和I)中的兩次數(shù)據(jù)做差，兩次數(shù)據(jù)之差即為現(xiàn)澆X型樁受力后所產(chǎn)生的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)變值推算出現(xiàn)澆X型樁所受的外力及產(chǎn)生的變形量。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK103759665SQ201410013632
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)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, 李明坤, 劉漢龍, 余湘娟, 劉和文 申請(qǐng)人:河海大學(xué)