[發(fā)明專利]一種微型鋼管樁樁身應(yīng)力測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710923363.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107643137B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白曉宇;張明義;王永洪;黃凱;陳小鈺;牟洋洋;桑松魁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/24
• 分類號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 黃曉敏;于正河

一種微型鋼管樁樁身應(yīng)力測(cè)試方法，本發(fā)明屬于巖土工程原位試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微型鋼管樁應(yīng)力測(cè)試方法，當(dāng)自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，傳感器的伸長(zhǎng)或壓縮使光纖光柵周期發(fā)生變化，進(jìn)而改變光纖光柵應(yīng)變傳感器的有效折射率，從而得到微型鋼管樁在水土壓力作用下的彎曲應(yīng)力分布；其測(cè)試工藝簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，靈敏度高，誤差小，抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)，成活率高，易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于巖土工程原位試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基坑或邊坡支護(hù)中微型鋼管樁應(yīng)力測(cè)試方法，彌補(bǔ)并改進(jìn)了目前測(cè)試裝置和測(cè)試方法的不足，通過(guò)沿微型鋼管樁樁身埋設(shè)自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器串能更準(zhǔn)確地得出微型鋼管樁在水土壓力作用下的樁身彎曲應(yīng)力分布規(guī)律，為以后更加深入的研究和實(shí)際工程提供了一定的參考價(jià)值。

背景技術(shù)：

微型樁是以樹(shù)根樁為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種小直徑樁，樁徑一般為90～300mm。而微型鋼管樁是指采用鋼管作為加強(qiáng)體的一類微型樁。由于微型鋼管樁具有地層適應(yīng)性強(qiáng)、承載力高、布置形式更靈活、施工占用場(chǎng)地小、重量輕、成孔快、施工機(jī)械小型化以及可進(jìn)行超前支護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在基坑支護(hù)和邊坡加固等工程中得到廣泛應(yīng)用，特別是在土巖復(fù)合地層中配合錨桿(索)使用，形成一種新型支護(hù)型式。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，微型鋼管樁在水土壓力作用下發(fā)生彎曲變形，將產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，為有效驗(yàn)證微型鋼管樁的受力作用，保證施工安全和工程質(zhì)量，并為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)，有必要在基坑開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)微型鋼管樁彎曲應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保鋼管樁受力滿足安全要求。傳統(tǒng)的電測(cè)技術(shù)大多采用在樁身外壁粘貼應(yīng)變片的方法，測(cè)試結(jié)果受環(huán)境的影響較大，實(shí)際受力結(jié)果與測(cè)試結(jié)果存在一定誤差，且受現(xiàn)場(chǎng)施工震動(dòng)和開(kāi)挖過(guò)程中機(jī)械的擾動(dòng)影響應(yīng)變片的成活率不高，導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)缺失。光纖光柵傳感技術(shù)是伴隨著光纖通信技術(shù)和纖維光學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型光電子學(xué)技術(shù)，光纖光柵應(yīng)變傳感器可通過(guò)布拉格反射波長(zhǎng)的移動(dòng)來(lái)感應(yīng)外界細(xì)微應(yīng)變變化，從而實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量結(jié)構(gòu)應(yīng)力，是一種性能優(yōu)良的敏感元件，與傳統(tǒng)的電測(cè)技術(shù)相比，具有穩(wěn)定性好、耐腐蝕、抗電磁干擾、準(zhǔn)分布測(cè)量、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。由于光纖纖細(xì)和軟弱，對(duì)傳感器和傳輸光纖必須進(jìn)行細(xì)致安裝，光纖傳感原位監(jiān)測(cè)成敗的關(guān)鍵在于如何在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境中實(shí)現(xiàn)傳感器的埋設(shè)定位并保證其存活率。中國(guó)專利201320628409.9公開(kāi)了一種靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身應(yīng)力測(cè)試裝置，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁內(nèi)切割制有淺槽，光纖Bragg 光柵傳感器和鎧裝光纜按準(zhǔn)分布式熔接串聯(lián)，串聯(lián)的光纖Bragg光柵傳感器和鎧裝光纜植入高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的淺槽內(nèi)并用環(huán)氧樹(shù)脂混合液進(jìn)行封裝保護(hù)，光纖Bragg光柵傳感器在高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的位置根據(jù)需要測(cè)試的土層標(biāo)高進(jìn)行布設(shè)；高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的頂部?jī)?nèi)側(cè)開(kāi)制有樁身鉆孔，鎧裝光纜通過(guò)樁身鉆孔引出與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連通；其裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量精度高，靈敏度高，抗電磁場(chǎng)干擾能力強(qiáng)，成活率高，與傳統(tǒng)測(cè)力元件相比易于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，但是該測(cè)試裝置主要針對(duì)軟弱地層中的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，埋置的光纖Bragg光柵傳感器串一旦有一個(gè)失效會(huì)對(duì)測(cè)試過(guò)程造成較大的影響，甚至?xí)斐蓚鞲衅鞔渴В涣硗鈽渡黹_(kāi)槽會(huì)對(duì)樁的強(qiáng)度造成一定的影響，再者測(cè)試過(guò)程中未能剔除由溫度引起的樁身應(yīng)變變化以致于影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求一種能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)測(cè)量微型鋼管樁樁身應(yīng)力的方法，當(dāng)自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器受到拉力或者壓力作用時(shí)，傳感器的伸長(zhǎng)或壓縮使光纖光柵周期發(fā)生變化，進(jìn)而改變光纖光柵應(yīng)變傳感器的有效折射率，從而得到微型鋼管樁在水土壓力作用下的彎曲應(yīng)力分布。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用微型鋼管樁樁身應(yīng)力測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)，其具體工藝過(guò)程為：

(1)根據(jù)微型鋼管樁待測(cè)斷面的設(shè)計(jì)要求，確定出溫度自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器串中各傳感器的間距，將溫度自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器串聯(lián)成準(zhǔn)分布式的溫度自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感器串，各溫度自補(bǔ)償式微型光纖光柵應(yīng)變傳感之間的光纖以及引出底面的光纖全部用鎧裝導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)；