灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)

《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》是南京大學(xué)于2006年7月25日申請的專利,該專利的申請?zhí)枮?006100860836,公布號為CN1888330,授權(quán)公布日為2007年1月3日,發(fā)明人是施斌、張巍、王寶軍、劉杰、王小明、索文斌、魏廣慶、樸春德、劉春、隋海波、張丹、朱友群、胡盛、李科。 
灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是利用光纖對應(yīng)變的傳感特性,將光纖植入灌注樁內(nèi),當(dāng)混凝土凝固或受到外界荷載時(shí)將會和其周邊混凝土發(fā)生同步變形,其發(fā)生的應(yīng)變大小是樁身混凝土的應(yīng)變值,此傳感技術(shù)為分布式數(shù)據(jù)采集,即可得到樁身每一點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù),根據(jù)應(yīng)變結(jié)合樁身混凝土彈性模量和樁身面積即可推算出樁身軸力分布,軸力的變化速率就反算出側(cè)摩阻力和樁端阻力。該次發(fā)明為一套利用分布式光纖傳感器取代傳統(tǒng)的鋼筋應(yīng)力計(jì)等在靜載試驗(yàn)過程中對灌注樁進(jìn)行檢測的方法與分析系統(tǒng)。 
2016年12月7日,《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)基本信息

中文名 灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng) 公布號 CN1888330
授權(quán)日 2007年1月3日 申請?zhí)?/th> 2006100860836
申請日 2006年7月25日 申請人 南京大學(xué)
地????址 江蘇省南京市漢口路22號 發(fā)明人 施斌、張巍、王寶軍、劉杰、王小明、索文斌、魏廣慶、樸春德、劉春、隋海波、張丹、朱友群、胡盛、李科
Int.Cl. E02D33/00(2006.01);G01D5/353(2006.01) 代理機(jī)構(gòu) 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
代理人 湯志武、王鵬翔 類????別 發(fā)明專利

《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》屬于巖土工程監(jiān)測和檢測技術(shù)領(lǐng)域和基于分布式光纖傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域;尤其涉及灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)造價(jià)信息

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灌注樁是一種能滿足各種地層承載要求的樁基礎(chǔ)類型,其承載特性及與周邊巖土體間的作用力分布可在現(xiàn)場靜載試驗(yàn)時(shí)利用預(yù)先埋入的相關(guān)傳感元件來進(jìn)行檢測確定。2006年7月前靜載荷試驗(yàn)中的樁檢測主要是點(diǎn)式測量,即在樁身鋼筋籠上預(yù)埋應(yīng)變計(jì)如鋼筋計(jì)、應(yīng)變片或者埋設(shè)應(yīng)力計(jì)、位移計(jì)等,通過測量各點(diǎn)的應(yīng)變值,獲得樁身應(yīng)變、應(yīng)力分布曲線。但點(diǎn)式測量方法一般會存在如下的局限性:(1)屬于不連續(xù)測量,容易漏檢,有時(shí)無法反映出樁身缺陷和應(yīng)力集中狀況;(2)埋入的電子元器件在混凝土澆灌過程中容易失效,加上測試時(shí)受零點(diǎn)漂移、安裝和維護(hù)費(fèi)用高、受電磁場干擾精度降低等等多種因素影響,在實(shí)際測試中導(dǎo)致數(shù)據(jù)喪失或失真;(3)為了提高檢測精度,安置較多的傳感器又會因?yàn)樘嗟囊鰧?dǎo)線影響到樁身結(jié)構(gòu)及承載力;(4)零星的點(diǎn)數(shù)據(jù)很難達(dá)到對樁身質(zhì)量及樁與地層各分層間作用規(guī)律分析。灌注樁基礎(chǔ)的就力分析是極為重要的。2006年7月前還缺少可靠及簡易完美的方法和手段。

高、低應(yīng)變法和超聲波法是一種間接的測試方法,依據(jù)的是應(yīng)力傳播或者聲波反射原理,因此動態(tài)成分高,容易受外界環(huán)境的干擾;對于動力測試,還需要相關(guān)的軟、硬件,因此只能作為輔助靜載荷試驗(yàn)的檢測手段。

BOTDR(Brill ouinop ticaltime-domain reflectometer),中文名稱為布里淵散射光時(shí)域反射測量儀,是一種分布式的光纖應(yīng)變傳感器,可以連續(xù)測量幾十公里范圍內(nèi)的光纖應(yīng)變分布。截至2006年7月,該技術(shù)已被成功應(yīng)用在建筑、隧道、堤壩等構(gòu)筑物的安全監(jiān)測當(dāng)中?;诓祭餃Y散射的分布式光纖傳感技術(shù)-BOTDR傳感技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一門新型傳感技術(shù),它以光作為采集信號的載體,以光纖作為傳遞光信號的介質(zhì),具有耐久性好、無零點(diǎn)漂移、不帶電工作、抗電磁干擾、傳輸帶寬大等突出優(yōu)點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)對待測參數(shù)的連續(xù)分布式或準(zhǔn)分布式測量,為傳統(tǒng)電子應(yīng)變傳感技術(shù)難以企及的,截至2006年7月,在土木、水利、交通、石化、電力、醫(yī)療、機(jī)械、動力、船舶、航空、航天等領(lǐng)域推廣運(yùn)用,逐步取代原有機(jī)電類傳感器。

截至2006年7月,BOTDR用于暴露式建筑物或基礎(chǔ)的應(yīng)力分析,數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是對異常識別、數(shù)據(jù)平滑、空間定位等功能。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法未有采用,這是由于如何固定及可靠在灌注樁基礎(chǔ)安裝分布式光纖較為困難。這就難以用BOTDR方法分析樁的承載能力及樁身完整性。

圖1A、1B是《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》傳感光纖封裝示意圖,圖1A是側(cè)視圖,圖1B是截面圖;

圖2是《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》基于分布式光纖檢測技術(shù)的灌注樁檢測系統(tǒng);

圖3是《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》分布式樁身變分布圖。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)常見問題

2016年12月7日,《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

一、光纖封裝

根據(jù)待測樁體的長度量放好光纖和載體,每根長度以樁長兩倍外加余留5米為宜。將帶有凹槽的載體鋪平于工作臺,在凹槽中注入膠水,隨即壓入單模尼龍光纖抹平,利用吹風(fēng)加快分干。膠水完全干結(jié)后,用線盤將光纖盤好包扎,在盤線過程仔細(xì)檢查是否有光纖翹起未粘合處,并及時(shí)補(bǔ)抹。

二、現(xiàn)場鋪設(shè)

光纖鋪設(shè)的方法2006年7月前主要有二種:一種是用專用或特制的粘結(jié)劑將光纖粘貼在被測構(gòu)筑物上,這種方法主要用于已建構(gòu)筑物的監(jiān)測;另一種是將光纖植入構(gòu)筑物中如鋼筋混泥土中,這種方法主要用于在建構(gòu)筑物及其竣工后的安全質(zhì)量監(jiān)測。

根據(jù)構(gòu)筑物整體和局部變形等特點(diǎn)以及監(jiān)測儀器的距離分解度,可采用不同的鋪設(shè)方式,這里介紹二種:即全面接著鋪設(shè):是將光纖拉直后,用粘結(jié)劑將光纖完全貼附在結(jié)構(gòu)物上。拉直的光纖,由于它與結(jié)構(gòu)物緊密相聯(lián),因此可以確保它的應(yīng)變與構(gòu)筑物保持同步,這種方法主要用于構(gòu)筑物整體變形的監(jiān)測。

定點(diǎn)接著鋪設(shè):是將光纖拉直、微微受力崩緊后,按一定的間隔定點(diǎn)粘著在構(gòu)筑物上。一旦構(gòu)筑物沿光纖方向拉伸或收縮,兩點(diǎn)之間的光纖即發(fā)生變形,從而測得構(gòu)筑物在兩點(diǎn)間的變形情況。由于監(jiān)測儀器距離分解度的存在,因此此種鋪設(shè)方式主要用于構(gòu)筑物局部變形的監(jiān)測。

光纖傳感器的埋入主要針對施工過程而言。其安裝方法有以下三種:

(1)光纖粘貼在鋼筋上,避免混凝土的振搗導(dǎo)致光纖的破壞。在彈性范圍內(nèi),鋼筋與混凝土同步變形,鋼筋的應(yīng)變代表混凝土的應(yīng)變。

(2)光纖置于強(qiáng)度很高的金屬管內(nèi),待混凝土振搗完畢后,在混凝土凝固以前將金屬管抽出即可。

(3)光纖埋入按實(shí)際混凝土配比做成的小混凝土塊中,再將它埋入結(jié)構(gòu)。

三、數(shù)據(jù)采集與分析

灌注樁澆筑之后根據(jù)樁的性質(zhì)設(shè)定儀器所要測試的范圍、頻率、精度等參數(shù),之后進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。如果是試驗(yàn)采用靜載試驗(yàn)中的慢速維持荷載法,每加一級荷載待后沉量達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),就可以進(jìn)行這一級的數(shù)據(jù)采集。

每一次的數(shù)據(jù)采集都需要對布里淵波譜等信息進(jìn)行檢測,如果有問題及時(shí)進(jìn)行修正。分析數(shù)據(jù)處理部分,包括數(shù)據(jù)匹配、數(shù)據(jù)定位修正,即根據(jù)在光纖檢測線路上設(shè)定的定位標(biāo)志修訂由BOTDR所采數(shù)據(jù)的空間定位;數(shù)據(jù)計(jì)算(BOTDR的輸出與應(yīng)變有率定對應(yīng)關(guān)系),即由解調(diào)儀器得到的應(yīng)變、溫度、波長等信息,計(jì)算得到樁身應(yīng)力、軸力分布,以及樁周土體沉降,樁側(cè)不同土層產(chǎn)生的樁側(cè)摩阻力分布等。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)專利目的

《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》正是基于以上光纖傳感技術(shù)而研發(fā)的專門標(biāo)定分布式應(yīng)變傳感光纖的檢測技術(shù)。針對傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感器存在的問題,《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》利用了分布式光纖傳感技術(shù)檢測灌注樁身應(yīng)變分布,據(jù)此分析樁的承載能力及樁身完整性。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)技術(shù)方案

《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》的技術(shù)解決方案是:灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是利用光纖對應(yīng)變的傳感特性,將光纖植入灌注樁內(nèi),當(dāng)混凝土凝固或受到外界荷載時(shí)將會和其周邊混凝土發(fā)生同步變形,其發(fā)生的應(yīng)變大小可認(rèn)為是樁身混凝土的應(yīng)變值,鑒于此傳感技術(shù)為分布式數(shù)據(jù)采集,即可得到樁身每一點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù),根據(jù)應(yīng)變結(jié)合樁身混凝土彈性模量和樁身面積即可推算出樁身軸力分布,軸力的變化速率就反算出側(cè)摩阻力和樁端阻力。側(cè)摩阻力和樁端阻力的運(yùn)算采用該發(fā)明申請人的率定方案和公式。

將封裝的分布式傳感光纖對稱的捆綁在鋼筋籠放入鉆孔中進(jìn)行澆注,保護(hù)引出接入光纖應(yīng)變解調(diào)儀器進(jìn)行樁身應(yīng)變和溫度測試,并將數(shù)據(jù)儲存或輸出到終端處理器。

靜載試驗(yàn)時(shí)每級荷載沉降穩(wěn)定后測試光纖應(yīng)變值與沒有荷載時(shí)初始應(yīng)變之差作為樁身在相應(yīng)荷載作用下各截面的附加應(yīng)變值分布。

附加應(yīng)變值與混凝土彈性模量和樁身截面積的乘積得出樁身在各級荷載下樁身軸力分布,據(jù)此計(jì)算各土層的各級荷載下側(cè)摩阻力和樁端阻力大小、發(fā)展趨勢、極限值;根據(jù)應(yīng)變分布變化異常來探測樁身缺陷的位置及類型;根據(jù)若干根對稱光纖在同一截面點(diǎn)的應(yīng)變差異判斷荷載是否偏心及樁身是否扭曲。

分布式光纖傳感器的設(shè)置方法極為重要。光纖在樁體環(huán)狀加上徑向雙倍長度的分布光纖布置。

光纖鋪設(shè)時(shí),將帶有凹槽的載體鋪平于工作臺,在凹槽中注入膠水,隨即壓入單模尼龍光纖抹平,利用吹風(fēng)加快分干。膠水完全干結(jié)后,用線盤將光纖盤好包扎,在盤線過程仔細(xì)檢查是否有光纖翹起未粘合處,并及時(shí)補(bǔ)抹。

將直徑為0.9毫米的單模傳感光纖利用膠劑粘合到雙股護(hù)套光纖或電纜的凹槽中風(fēng)干,定位并標(biāo)定后作為傳感光纖。將傳感光纖沿著鋼筋籠縱向主筋或?qū)Ч艿膫?cè)面進(jìn)行捆綁鋪設(shè),鋪設(shè)過程中保持光纖垂直并傳感光纖一直對外。每

根樁光纖至少鋪設(shè)兩根,對稱分布,底部平滑過渡并保護(hù),呈“U”字形。對于多節(jié)鋼筋籠,最底部可事先幫好再下,以上部分捆綁光纖要與下籠同步,對接處要防止焊接火花灼斷光纖。灌入混凝土前要將光纖保護(hù)從樁頭側(cè)邊引出,并做標(biāo)志定位。

該發(fā)明系統(tǒng)包括樁身測試、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和儲存、數(shù)據(jù)處理分析四個(gè)子系統(tǒng),參見附圖2,其中樁身測試、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)為《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》的核心,傳感光纖封裝、鋪設(shè)工藝和數(shù)據(jù)處理分析方法為該發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)。

普通通訊光纖作為傳感光纖植入混凝土前必需進(jìn)行封裝,封裝的傳感光纖即要抗拉、抗攪亂、抗混凝土沖擊等強(qiáng)度要求,其對應(yīng)變的反應(yīng)靈敏性也不能受到影響。《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》自創(chuàng)了一套傳感光纖的封裝工藝,以帶有與普通尼龍光纖直徑相當(dāng)寬度凹槽的載體,如雙股護(hù)套光纜、雙芯細(xì)電纜等,凹槽中涂入膠水后鋪入光纖壓合。為方便施工鋪設(shè)載體以富有一定彈性但又柔軟的載體為佳,為防止涂膠后載體及光纖發(fā)脆,膠合試劑以軟韌且能快速來勁的塑料膠為宜,如102膠。

封裝后的傳感光纖如何植入到樁體內(nèi)也是《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》的重要內(nèi)容,《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》利用樁體內(nèi)的鋼筋或者管件作為載體,樁孔完成后安放鋼筋骨架的同時(shí)將光纖捆綁在骨架的縱向筋體上同時(shí)下放入孔內(nèi),孔口保護(hù)從側(cè)邊引出后灌注混凝土。每孔至少鋪設(shè)兩條光纖,且呈對稱分布,底部圓滑相連過渡,光纖鋪設(shè)要沿鋼筋側(cè)邊且將光纖對外。針對鋪設(shè)過程中光纖孔底易過渡彎曲、點(diǎn)焊火花灼斷及孔口引出暴露光纖已被人為和機(jī)械破壞等問題,提出了相應(yīng)的保護(hù)措施,參見權(quán)利保護(hù)6。對于地下水活動大的地區(qū)還加鋪設(shè)溫度補(bǔ)償線路,以消除溫度影響。此鋪設(shè)工藝的優(yōu)點(diǎn)主要有:光纖在樁內(nèi)筆直不彎曲;光纖不易折斷;快速簡單,節(jié)省工期;留有后備保障,光纖傳感器成活率高等。

該測試方法主要配合樁基靜載荷試驗(yàn)進(jìn)行,以樁未加載的樁身應(yīng)變值作為初始應(yīng)變,每級荷載穩(wěn)定后測試樁身應(yīng)變,以此應(yīng)變與初始應(yīng)變的差值——附加應(yīng)變作為分析系統(tǒng)的基本變量。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)基于樁身應(yīng)變模式而開發(fā),分析系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)預(yù)處理、樁身受力計(jì)算和成果顯示幾個(gè)模塊。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是對異常識別、數(shù)據(jù)平滑、空間定位等功能;樁身受力分析包括軸力計(jì)算、彈性模量修正、樁身軸面修正、各土層摩擦阻力計(jì)算、樁端阻力計(jì)算等功能;成果以曲線、表格及彩圖形式輸出。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)改善效果

《灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)》就以該項(xiàng)為核心發(fā)明出一套基于分布式光纖傳感灌注樁監(jiān)測方法和分析系統(tǒng),該方法系統(tǒng)運(yùn)用到樁基檢測的將會推動該領(lǐng)域一次革新,這是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的樁基檢測手段相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)能實(shí)現(xiàn)分布式檢測,由光纖的一端就可以準(zhǔn)確地得到光纖沿線任一點(diǎn)的應(yīng)力、溫度、振動和損傷等信息,且這些信息都為線性或準(zhǔn)線性信息,能克服傳統(tǒng)點(diǎn)式檢測漏檢的弊端,提高監(jiān)測效率,根據(jù)這些分布式信息,可以分析樁身應(yīng)變分布特征,樁身軸力分布特征,樁身變形機(jī)理等,為樁基設(shè)計(jì)提供參考。

(2)最大量程范圍達(dá)80千米,且傳感光纖既能作為傳感體又可作為傳輸體,可以實(shí)現(xiàn)長距離、全方位監(jiān)測,能夠滿足超深鉆孔灌注樁的測試要求。

(3)分布式光纖檢測技術(shù)作為新型的傳感檢測技術(shù),它的施工工藝簡單,能夠與鋼筋混凝土協(xié)調(diào)變形,且能夠避免電磁干擾,光波易于屏蔽,外界光的干擾也很難進(jìn)入光纖,成活率基本達(dá)到100%,避免了傳統(tǒng)鋼筋計(jì)的安裝方法困難且成活率不高的弊端。

(4)傳感光纖的封裝是基于普通的通信用單模光纖,所以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)省檢測費(fèi)用,減少檢測時(shí)間。隨著技術(shù)的發(fā)展,光纖解調(diào)設(shè)備的研發(fā)和制造費(fèi)用也越來越低,故該項(xiàng)技術(shù)能夠全面推廣。

(5)通過網(wǎng)絡(luò)可以將其與計(jì)算機(jī)終端連接在一起,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件可以開發(fā)出遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、變形預(yù)警系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)物健康診斷系統(tǒng)等,為最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)測自動化提供條件。

(6)BOTDR不需要特制的傳感器,只需要一根普通的通信光纖作為傳感光纖。BOTDR不需要特制的傳感器因此傳感光纖的性能和鋪設(shè)工藝等是BOTDR可以用于樁基檢測中的關(guān)鍵方法和裝置問題。

該方法系統(tǒng)具有分布式、高精度、安裝簡便及成本低廉等特點(diǎn),可適用于各種施工工藝下完成的摩擦樁、端承樁、支盤樁等各種型灌注樁,能與錨樁反壓、堆載及自平衡法等加載系統(tǒng)進(jìn)行配合使用。

1、灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是利用光纖對應(yīng)變的傳感特性,將光纖植入灌注樁內(nèi),當(dāng)混凝土凝固或受到外界荷載時(shí)將會和其周邊混凝土發(fā)生同步變形,其發(fā)生的應(yīng)變大小是樁身混凝土的應(yīng)變值,此傳感技術(shù)為分布式數(shù)據(jù)采集,即可得到樁身每一點(diǎn)的應(yīng)變數(shù)據(jù),根據(jù)應(yīng)變結(jié)合樁身混凝土彈性模量和樁身面積即可推算出樁身軸力分布,軸力的變化速率就反算出側(cè)摩阻力和樁端阻力。

2、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是將封裝的分布式傳感光纖對稱的捆綁在鋼筋籠放入鉆孔中進(jìn)行澆注,保護(hù)引出接入光纖應(yīng)變解調(diào)儀器進(jìn)行樁身應(yīng)變和溫度測試,并將數(shù)據(jù)儲存或輸出到終端處理器。

3、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是靜載試驗(yàn)時(shí)每級荷載沉降穩(wěn)定后測試光纖應(yīng)變值與沒有荷載時(shí)初始應(yīng)變之差作為樁身在相應(yīng)荷載作用下各截面的附加應(yīng)變值分布。

4、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是附加應(yīng)變值與混凝土彈性模量和樁身截面積的乘積得出樁身在各級荷載下樁身軸力分布,據(jù)此計(jì)算各土層的各級荷載下側(cè)摩阻力和樁端阻力大小、發(fā)展趨勢和極限值;根據(jù)應(yīng)變分布變化異常來探測樁身缺陷的位置及類型;根據(jù)若干根對稱光纖在同一截面點(diǎn)的應(yīng)變差異判斷荷載是否偏心及樁身是否扭曲。

5、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征以樁身分布式應(yīng)變?yōu)榛A(chǔ),經(jīng)樁身面積、彈性模量修正后得到樁身軸力分布規(guī)律;其中彈性模量根據(jù)樁頭附近荷載與應(yīng)變的比值、混凝土標(biāo)號對應(yīng)法或根據(jù)超聲波波速來確定,樁身面積直接從測井資料中獲取。

6、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是光纖現(xiàn)場鋪設(shè)時(shí):根據(jù)待測樁體的長度量放好光纖和載體,每根長度以樁長兩倍外加余留5米;光纖在樁體環(huán)狀加上徑向雙倍長度的分布光纖布置。

7、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是光纖鋪設(shè)時(shí),將帶有凹槽的載體鋪平于工作臺,在凹槽中注入膠水,隨即壓入單模尼龍光纖抹平,利用吹風(fēng)加快分干;膠水完全干結(jié)后,用線盤將光纖盤好包扎。

8、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是光纖置于強(qiáng)度很高的金屬管內(nèi),待混凝土振搗完畢后,在混凝土凝固以前將金屬管抽出或?qū)⒐饫w埋入按實(shí)際混凝土配比做成的小混凝土塊中,再將它埋入結(jié)構(gòu);或?qū)⒅睆綖?.9毫米的單模傳感光纖利用膠劑粘合到雙股護(hù)套光纖或電纜的凹槽中風(fēng)干,定位并標(biāo)定后作為傳感光纖。將傳感光纖沿著鋼筋籠縱向主筋或?qū)Ч艿膫?cè)面進(jìn)行捆綁鋪設(shè),鋪設(shè)過程中保持光纖垂直并傳感光纖一直對外;每根樁光纖至少鋪設(shè)兩根,對稱分布,底部平滑過渡并保護(hù),呈“U”字形。對于多節(jié)鋼筋籠,最底部事先綁好再下,以上部分捆綁光纖要與下籠同步,對接處要防止焊接火花灼斷光纖;灌入混凝土前將光纖保護(hù)從樁頭側(cè)邊引出,并做標(biāo)志定位。

9、由權(quán)利要求1所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是數(shù)據(jù)采集與分析在灌注樁澆筑之后根據(jù)樁的性質(zhì)設(shè)定儀器所要測試的范圍、頻率、精度等參數(shù),之后進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集;如果是試驗(yàn)采用靜載試驗(yàn)中的慢速維持荷載法,每加一級荷載待后沉量達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),就可以進(jìn)行這一級的數(shù)據(jù)采集,每一次的數(shù)據(jù)采集都需要對布里淵波譜等信息進(jìn)行檢測。

10、由權(quán)利要求5中所述的所述的灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法,其特征是光纖保護(hù)方法,底部光纖沿箍筋綁定后加波紋管裹緩沖膠帶保護(hù);對于干孔作業(yè)防電焊火花采用光纖低于孔口并利用耐火布料覆蓋孔口方式保護(hù),對于濕孔作業(yè)還采用光纖沒入泥漿液中保護(hù);孔口引出光纖采用套上金屬波紋管后引出。

灌注樁基礎(chǔ)分布式光纖傳感檢測方法與系統(tǒng)文獻(xiàn)

分布式光纖傳感原理 分布式光纖傳感原理

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分布式光纖傳感原理

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灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測方法和施工常見問題及處理 灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測方法和施工常見問題及處理

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分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質(zhì),采用先進(jìn)的OTDR技術(shù),探測出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化,實(shí)現(xiàn)真正分布式的測量。

分布式光纖傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質(zhì),采用先進(jìn)的otdr技術(shù),探測出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化,實(shí)現(xiàn)真正分布式的測量。 micron optics溫度測量原理是基于raman散射效應(yīng)的分布式溫度傳感系統(tǒng);應(yīng)變測量原理是基于brillouin散射的分布式溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng),它可以同時(shí)測量溫度和應(yīng)變。

前言

第1章 光纖傳感技術(shù)

1.1 光纖傳感技術(shù)概述

1.1.1 光纖傳感技術(shù)原理與特點(diǎn)

1.1.2 光纖傳感技術(shù)的分類

1.2 國內(nèi)外光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.2.1 國際光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.2.2 我國光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.3 全分布式光纖傳感技術(shù)

l.3.1 全分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)

1.3.2 全分布式光纖傳感技術(shù)的主要參數(shù)

1.3.3 全分布式光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用

1.3.4 全分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展方向

參考文獻(xiàn)

第2章 光纖中的光散射

2.1 光纖中的自發(fā)散射譜

2.2 宏觀麥克斯韋方程組

2.3 電荷對電磁場的響應(yīng)

2.4 瑞利散射

2.5 自發(fā)拉曼散射

2.6 自發(fā)布里淵散射

2.7 受激布里淵散射

2.8 總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第3章 基于瑞利散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

3.1 基于瑞利散射的光纖傳感技術(shù)原理

3.2 光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)

3.2.1 OTDR原理

3.2.2 OTDR系統(tǒng)

3.2.3 OTDR的性能指標(biāo)

3.2.4 OTDR的應(yīng)用

3.3 相干光時(shí)域反射(COTDR)技術(shù)

3.3.1 COTDR原理

3.3.2 COTDR系統(tǒng)

3.3.3 超長距離COTDR系統(tǒng)中的非線性效應(yīng)

3.3.4 COTDR的關(guān)鍵技術(shù)

3.3.5 COTDR的應(yīng)用

3.4 偏振光時(shí)域反射(POTDR)技術(shù)

3.4.1 單模光纖中的偏振態(tài)

3.4.2 POTDR傳感技術(shù)

3.4.3 POTDR的應(yīng)用

3.5 光頻域反射(OFDR)技術(shù)

3.5.1 OFDR原理

3.5.2 OFDR系統(tǒng)

3.5.3 OFDR的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第4章 基于拉曼散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

4.1 基于拉曼散射的光纖傳感技術(shù)原理

4.1.1 自發(fā)拉曼散射效應(yīng)

4.1.2 基于拉曼散射的光纖溫度傳感器原理

4.2 拉曼光時(shí)域反射(ROTDR)技術(shù)

4.2.1 ROTDR原理

4.2.2 光纖拉曼傳感解調(diào)原理與技術(shù)

4.2.3 光纖拉曼溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)與優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.2.4 光纖拉曼溫度傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

4.2.5 拉曼相關(guān)雙光源自校正光纖拉曼溫度傳感器

4.2.6 脈沖編碼光源光纖拉曼溫度傳感器

4.2.7 基于非線性散射效應(yīng)融合原理的光纖傳感器

4.2.8 拉曼散射傳感信號的采集和處理技術(shù)

4.3 拉曼光頻域反射(ROFDR)技術(shù)

4.3.1 ROFDR原理

4.3.2 ROFDR的空間分辨率和傳感距離

4.3.3 ROTDR和ROFDR的對比

4.3.4 ROFDR的研究現(xiàn)狀

4.4 全分布式光纖拉曼溫度傳感器的應(yīng)用

4.4.1 在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.4.2 在地鐵中的應(yīng)用

4.4.3 在油井和石油管道監(jiān)測中的應(yīng)用

4.5 總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第5章 基于布里淵散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

5.1 研究概況

5.2 技術(shù)原理

5.2.1 光纖中的布里淵散射

5.2.2 基于布里淵散射的傳感機(jī)制

5.3 布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)

5.3.1 BOTDR原理

5.3.2 直接探測型BOTDR

5.3.3 相干探測型BOTDR

5.3.4 BOTDR中的交叉敏感問題

5.3.5 BOTDR系統(tǒng)性能改善方案

5.4 布里淵光時(shí)域分析(BOTDA)技術(shù)

5.4.1 BOTDA原理

5.4.2 基于差分脈沖對的BOTDA

5.4.3 基于序列脈沖光的B0TDA

5.4.4 其他一些B0TDA

5.5 布里淵光頻域分析(BOFDA)技術(shù)

5.6 布里淵光柵的產(chǎn)生及傳感應(yīng)用

5.6.1 布里淵光柵的特性

5.6.2 布里淵光柵的產(chǎn)生和讀取

5.6.3 基于布里淵光柵的溫度和應(yīng)變傳感器

5.7 布里淵光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用

5.7.1 在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用

5.7.2 在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

5.7.3 在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

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