一種監(jiān)測smw工法內(nèi)插h型鋼變形的光纖測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法，在H型鋼插入水泥攪拌樁之前，在翼緣和腹板拐角處分別布設(shè)兩條光纖形成兩個U形回路，并用鋼板與角鋼進行保護，利用布里淵光時域反射技術(shù)（BOTDR）測量布設(shè)在H型鋼上光纖的數(shù)據(jù)。本方法提高了光纖存活率，實施工程簡單，能抗腐蝕，抗干擾，且測試精度高，穩(wěn)定性好，具有一定的優(yōu)越性。
【專利說明】—種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土工程領(lǐng)域基坑支護結(jié)構(gòu)的測試方法，具體涉及一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的傳統(tǒng)方式是利用測斜儀來監(jiān)測樁體或樁后土體變形，或者使用應(yīng)變片，在H型鋼的鋼板上固定一定數(shù)量的應(yīng)變片。通過對應(yīng)變計測得數(shù)據(jù)進行采集和分析，以達到監(jiān)測的目的。上述幾種方法存在一定的局限性:1.傳統(tǒng)的測斜測量的方法需要較多的人力，消耗時間長，測斜管易在基坑開挖施工工程中保護不當而導(dǎo)致破壞；2.利用應(yīng)變計測量樁體變形，應(yīng)變片粘貼在H型鋼，連接引線較多，且容易損壞。3.應(yīng)變計只能監(jiān)測H型鋼某些點的應(yīng)變，而不能監(jiān)測整個H型鋼的連續(xù)應(yīng)變。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法，利用光纖傳感器和BOTDR光纖傳感監(jiān)測技術(shù)對SMW工法內(nèi)插H型鋼應(yīng)變進行監(jiān)測，包含以下步驟:
(I)在H型鋼的腹板兩側(cè)分別布設(shè)第一光纖和第二光纖，所述第一光纖緊貼H型鋼腹板一側(cè)與翼緣的連接處，并在H型鋼的底部呈U形彎曲，所述第二光纖外部套設(shè)有硬管，所述硬管緊貼腹板另一側(cè)與翼緣的連接處，并在H型鋼的底部呈U形彎曲；
(3)在粘貼第一光纖和第二光纖的部位涂上一層均勻且有一定厚度的AB膠，再涂一層環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂的目的是為了利于光纖的安放和固定，將單模光纖安放形成U形回路；
(4)第一光纖和第二光纖兩端超出H型鋼頂部0.5m-lm,然后在第一光纖和第二光纖的裸露部涂設(shè)環(huán)氧樹脂，接著在端口放一棉花團進行保護；
(5)在H型鋼翼緣與腹板拐角處用鋼板焊接，在腹板底端，用角鋼焊接；
(6)按照施工工序，將H型鋼插入水泥攪拌樁內(nèi)，澆筑圈梁；
(6)使第一光纖和第二光纖露出圈梁一定長度,且做好標記；
(7)將第一光纖和第二光纖接入BOTDR數(shù)據(jù)監(jiān)測儀器，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。
[0005]作為優(yōu)選，為了便于將光纖粘貼固定在指定位置，所述步驟(I)之前對H型鋼翼緣和腹板的相交處用砂布進行手動除銹或用砂輪機進行動力除銹。
[0006]作為優(yōu)選，為了避免光纖在底部折斷，所述步驟(I)中對H型鋼底部的第一光纖和第二光纖平滑彎曲。
[0007]作為優(yōu)選，為了避免H型鋼插入水泥攪拌樁時由于巨大的摩擦力而導(dǎo)致光纖破壞，所述步驟(5)中鋼板、角鋼與H型鋼焊接形成封閉的腔室。
[0008]作為優(yōu)選，所述第二光纖為溫度補償光纖。
[0009]作為優(yōu)選，所述第一光纖為9/125um單模光纖。
[0010]發(fā)明原理:在H型鋼插入水泥攪拌樁之前，在翼緣和腹板拐角處布設(shè)9/125um單模光纖，利用布里淵光時域反射技術(shù)(簡稱B0TDR)測量布設(shè)在H型鋼上光纖的數(shù)據(jù)。脈沖激光注入光纖后，與聲學(xué)聲子作用發(fā)生布里淵散射，布里淵散射光的頻率漂移量與光纖的應(yīng)變或溫度變化有很好的線性關(guān)系，依據(jù)該線性關(guān)系，通過測量光纖中的布里淵頻移量就可以實現(xiàn)對光纖應(yīng)變和溫度的測量。
[0011]有益效果:本發(fā)明的測試方法采用光纖作為監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的傳感器，應(yīng)用布里淵散射光時域反射測量技術(shù)(BOTDR)采集H型鋼的變形數(shù)據(jù)，BOTDR光纖監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)光纖應(yīng)變和溫度的測量。本測試方法可用于SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的高精度應(yīng)變監(jiān)測，具有以下優(yōu)點:
(1)步驟簡單，操作方便，安裝方便，易學(xué)易用；
(2)測量距離大，分辨率高，可實現(xiàn)溫度自補償功能；
(3)可以獲得SMW工法內(nèi)插H型鋼上每一點的變形信息；
(4)用材省，節(jié)約資金，性價比良好，有著廣闊的發(fā)展前景。
[0012]除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的光纖測試方法所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明實施例中SMW工法內(nèi)插H型鋼的俯視圖；
圖2是圖1的立面剖面圖；
圖3是圖2的左視圖
圖中:1翼緣，2腹板，3光纖，4鋼板，5塑料硬管，6角鋼，7攪拌樁。

【具體實施方式】
[0014]實施例:
本實施例應(yīng)用光纖監(jiān)測SMW工法內(nèi)插H型鋼變形的安裝結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，包括H型鋼和攪拌樁7，在H型鋼的翼緣I的一側(cè)沿著腹板2向下鋪設(shè)有光纖3，光纖3到達腹板2底端后呈U形彎曲并沿著腹板2向上鋪設(shè)。在H型鋼的翼緣I的另一側(cè)沿著腹板2向下鋪設(shè)有套了塑料硬管5的光纖3，保證光纖3不受力，到達底端后也呈U形鋪設(shè)。在光纖3外側(cè)的翼緣I與腹板2之間焊接有鋼板，在腹板2的底端焊接有角鋼6，形成光纖外部的保護。
[0015]施工時，所需材料包括H型鋼、光纖傳感器、AB膠、砂布、光纖保護細管、環(huán)氧樹脂、棉花、鋼板、角鋼、電弧焊。
[0016]實施過程如下:將需要布設(shè)光纖傳感器的U型軌道處用砂布打磨，將鋼結(jié)構(gòu)表面凸起的部位稍微磨平并做一定的清除工作，接著在表面涂上一層AB膠，主要目的是將鋼結(jié)構(gòu)表面填平，并提供一定的粘性，過一段時間，待AB膠固化后，再在AB膠上涂一層環(huán)氧樹月旨，這樣有利于光纖的安放。將一根光纖傳感器拉直使之微受力緩慢安放在設(shè)定好的U型軌道上，將另一根光纖套入塑料硬管(保證光纖不受力)后安放在U型軌道上，接著繼續(xù)涂抹一層環(huán)氧樹脂用來固定。環(huán)氧樹脂具有較好的粘結(jié)強度和耐化學(xué)性能，對光纖傳感器起到很好的粘接及保護作用。在埋設(shè)端口處放置一團棉花起保護作用。將鋼板與角鋼按附圖所示進行焊接，這樣就將光纖很好的封閉保護起來，將H型鋼插入攪拌樁內(nèi)，將樁頭端光纖各預(yù)留出一米的長度，并用光纖保護細管對其進行保護，保護其不受到損壞。使得其與外部設(shè)備的連接更加方便有效。將光纖連接到BOTDR光纖數(shù)據(jù)采集儀上，通過采集光纖上每一點的應(yīng)變信息，就可以測量出H型鋼上每一點的應(yīng)變。本發(fā)明僅通過一根光纖即可監(jiān)測H型鋼上每一點的應(yīng)變信息，并能夠接到BOTDR光纖數(shù)據(jù)采集儀，實現(xiàn)遠程測試H型鋼的變形情況。在支護過程中，當SMW工法樁受到擋墻施加的力時，通過BOTDR光纖數(shù)據(jù)采集儀測量出不同位置的光纖變化情況。
[0017]以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做出詳細說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對這些實施方式進行實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于利用光纖傳感器和BOTDR光纖傳感監(jiān)測技術(shù)對SMW工法內(nèi)插Η型鋼應(yīng)變進行監(jiān)測，包含以下步驟: (1)在Η型鋼的腹板兩側(cè)分別布設(shè)第一光纖和第二光纖，所述第一光纖緊貼Η型鋼腹板一側(cè)與翼緣的連接處，并在Η型鋼的底部呈U形彎曲，所述第二光纖外部套設(shè)有硬管，所述硬管緊貼腹板另一側(cè)與翼緣的連接處，并在Η型鋼的底部呈U形彎曲； (3)在粘貼第一光纖和第二光纖的部位涂上一層均勻且有一定厚度的ΑΒ膠，再涂一層環(huán)氧樹脂，將單模光纖安放形成U形回路； (4)第一光纖和第二光纖兩端超出Η型鋼頂部0.5m-lm,然后在第一光纖和第二光纖的裸露部涂設(shè)環(huán)氧樹脂，接著在端口放一棉花團進行保護； (5)在Η型鋼翼緣與腹板拐角處用鋼板焊接，在腹板底端，用角鋼焊接； (6)按照施工工序，將Η型鋼插入水泥攪拌樁內(nèi)，澆筑圈梁； (6)使第一光纖和第二光纖露出圈梁一定長度，且做好標記； (7)將第一光纖和第二光纖接入BOTDR數(shù)據(jù)監(jiān)測儀器，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于:所述步驟(1)之前對Η型鋼翼緣和腹板的相交處用砂布進行手動除銹或用砂輪機進行動力除銹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于:所述步驟(1)中對Η型鋼底部的第一光纖和第二光纖平滑彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于:所述步驟(5)中鋼板、角鋼與Η型鋼焊接形成封閉的腔室。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于:所述第二光纖為溫度補償光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測SMW工法內(nèi)插Η型鋼變形的光纖測試方法，其特征在于:所述第一光纖為9/125um單模光纖。
【文檔編號】G01B11/16GK104374331SQ201410657200
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】高磊, 吳克雄, 王猛, 余湘娟 申請人:河海大學(xué)