[發明專利]用于監測建筑物沉降的光纖光柵傳感棒及監測方法

無效

• 申請號: 201110271675.6
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102435178A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 呂辰剛;張瑞峰;程鵬飛;劉介行
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于建筑物安全檢測技術領域，涉及一種基于光纖光柵傳感的建筑物整體沉降監測系統

背景技術

當今建筑業的發展已經使得建筑物對于地基的要求越來越高，建筑規模的不斷擴大就會引起地基及周圍地層的變形。現行規范規定，高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續生產設施基礎、動力設備基礎、滑坡監測等均要進行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中，規定應用沉降觀測加強過程監控，指導施工工序，及時反饋沉降信息，預防在施工過程中出現的不均勻沉降，為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫。

在已公開的建筑物沉降檢測方法中，CN201233238Y提供了一種由螺栓、觀測面板和預埋件組成的沉降裝置，在螺栓頭部端面最外圈上均布有觀測點，在螺栓頭部的內圈內設置有沉降點的編號；CN201795800U將預埋件澆注于建筑物內，在該預埋件的側面設置有觀察桿，通過監測觀察桿是否下滑就可以檢測出建筑物是否沉降；CN201215499Y通過分布于結構物一個層面上的若干采集端，而這些采集端通過連通管相接，在連通管的一端安裝儲液罐，其中的水面高出采集端水平線一段距離，在采集端內置有液位傳感器和相應變壓器電路用于將壓力信號轉換成電信號，通過對電信號進行分析得出采集端承受的液位高度，從而來判斷每個位置的沉降變化情況。

已公開的專利，僅能在沉降明顯發生后，對沉降的程度(高度大小)進行評估，且大部分是設置沉降觀測位置的點式測量，對建筑整體沉降評估有誤差、有局限。隨著傳感技術的不斷進步，電子技術、光學技術逐漸在建筑物沉降監測中得到應用。光纖傳感技術以其獨特的精度優勢、材料優勢，近年來在各領域的應用均有發展。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種具有靈敏度高，壽命長，抗電磁干擾，耐腐蝕，耐水等特點，可以實時準確測量建筑物整體沉降的傳感器，并同時提供一種采用此種傳感器的建筑物整體沉降監測方法，這種監測系統特別適合于沉井結構基礎沉降的安全監測。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于監測建筑物沉降的光纖光柵傳感棒，包括鋼筋、單模光纖和至少一個光纖光柵，單模光纖光沿著與鋼筋平行的方向粘貼在鋼筋表面，光纖光柵串聯在單模光纖上，在單模光纖與鋼筋的外面澆筑有水泥。

作為優選實施方式，各個光纖光柵分布在單模光纖的不同位置上，中心波長各不相同。

一種通過光纖光柵傳感棒監測建筑物沉降的方法，包括下列步驟：

(1)將至少一個光纖光柵串聯到單模光纖上；

(2)將串聯了光纖光柵的單模光纖繃緊后沿著與鋼筋平行的方向粘貼在鋼筋表面；

(3)在單模光纖與鋼筋外面澆筑水泥制成光纖光柵鋼筋水泥傳感棒；

(4)在光纖光柵鋼筋水泥傳感棒的末端未澆筑水泥的單模光纖部分包覆鎧裝光纜；

(5)將制好的光纖光柵鋼筋水泥傳感棒固定在需要監測是否發生沉降的建筑結構上；

(6)利用鎧裝光纜將入射光引入傳感棒，并將回傳的傳感光信號引到光纖光柵信號解調器；

(7)由光纖光柵信號解調器根據傳感光信號評估傳感棒位置處是否發生沉降及沉降程度。

利用本發明的光纖傳感系統來監測建筑物的沉降，具有以下優勢。(1)以光為載波，用光導纖維做傳輸路徑、傳輸各種信息，具有傳感和數據通道集為一體，耐水，耐壓，耐腐蝕，抗電磁干擾等優點，光纖具有體積小，抗腐蝕和耐水等優點，可以埋設到各種條件的土層里進行常年的監測，利用沉降過程中對光纖產生軸向應變導致光纖光柵的反射光波長變化的特點，建立沉降過程與波長移動監測的關系，可以實現建筑物整體沉降的實時、常年的精密監控，其靈敏度和準確性遠遠高于傳統的檢測方法。(2)由于光纖結構小的特點，光纖傳感方式可以采用分步式的方式，大面積地布設到沉井或地基的各個部位，這也是傳統點式測量所不具備的優勢。(3)與傳統設置位移點來觀測建筑物沉降的方式相比，光纖傳感技術具有實時、準確且精度高等特點，更能夠對已經發生內部變形但尚未導致可觀察的沉降的情況進行及時監測。

附圖說明

附圖1為光纖光柵鋼筋水泥傳感棒結構示意圖。

附圖2為建筑物結構沉降測試系統示意圖。

附圖標記說明如下：