基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法，该监测系统包括：超弱光纤光栅光缆，所述超弱光纤光栅光缆内部刻写有超弱光纤光栅阵列，超弱光纤光栅光缆上等间距设有多个定点，超弱光纤光栅光缆通过定点固定在被测灌注桩的钢筋笼上，超弱光纤光栅光缆连接超弱光纤光栅解调模块，超弱光纤光栅解调模块与云服务器无线连接。本发明专利技术将超弱光纤光栅uwFBG引入桩基应变监测中，提出一种基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法，该监测系统可以有效提高桩基传感系统的监测容量，可对灌注桩实现在线监测，拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法
[0001]本专利技术涉及灌注桩形变监测
，具体涉及一种基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法。
技术介绍
[0002]钻孔灌注桩是一种施工成本低，操作简单，无振动的混凝土技术。目前钻孔灌注桩技术已被广泛应用于各大建筑工程施工领域。但是灌注桩受施工工艺隐蔽、钻孔质量不易保障等现实因素的影响，极易出现断桩、错位、离析等质量问题，这会直接影响建筑物的寿命。尤其是如果未能检测到灌注桩缺陷，可能会导致严重的工程事故。因此对灌注桩应变的实时在线监测便成为工程安全的必要选择。早期桩基应变监测多采用钢筋应力计、电阻式应变片，土压力计等电子类传感器，但该类传感器在沉入混凝土时易受周围环境的影响，存活率偏低，且该类传感器埋设过少会导致桩身结构检测不全，埋设过多时又会影响桩身结构，多个该类传感器连接处可能损坏导致检测点无效，无法满足对桩身分布式监测的需求。
[0003]为解决上述问题，研究者们将光纤传感技术引入了桩基监测中。光纤传感器的载体为光信号，纤芯材料为二氧化硅，具有结构小巧，安全性高，抗腐蚀，抗电磁干扰以及抗恶劣环境等优点。其作为一种新型传感器，与传统传感器相比使用寿命更长，在结构检测中开始得到广泛的应用。
[0004]中国专利：一种长螺旋后插笼灌注桩光纤光栅侧向刚度动态检测系统，(申请号：201520817689.7，申请日：2015
‑
10
‑
21)该专利利用多个光纤光栅位移传感器连接形成光纤串，实现了对灌注桩的多点监测。中国专利：一种灌注桩桩基承载力远程监控方法及系统(申请号：202110889997.0，申请日：2021
‑
08
‑
04)使用多个布拉格光纤光栅传感器，将布拉格光纤光栅传感器固定于灌注桩钢筋笼的纵筋上，位于同一竖向的传感器通过光纤连接线串联形成光纤串，并与光栅传感解调仪连接组成光纤传感测试系统进行数据采集。上述现有中国专利均可实现对桩基的在线监测，但使用了多个光栅传感器，这就对光纤的连接和焊接提出了更高的工艺要求。
[0005]超弱光纤光栅uwFBG是对反射率低于0.1％光纤光栅的统称，单根光纤上可复用数千超弱光纤光栅，目前已实现工业化制备。
技术实现思路
[0006]针对现有灌注桩监测的现实问题，本专利技术将超弱光纤光栅uwFBG引入桩基应变监测中，提出一种基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法，该监测系统可以有效提高桩基传感系统的监测容量，可对灌注桩实现在线监测，拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。
[0007]本专利技术采取的技术方案为：
[0008]基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，包括：超弱光纤光栅光缆，所述超弱光纤光栅光缆内部刻写有超弱光纤光栅阵列，超弱光纤光栅光缆上等间距设有多个定点，超弱光纤光栅光缆通过定点固定在被测灌注桩的钢筋笼上，超弱光纤光栅光缆连接超弱光纤
光栅解调模块，超弱光纤光栅解调模块与云服务器无线连接。
[0009]所述超弱光纤光栅解调模块对反射光信号进行解调分析得到灌注桩应变信息，并发射给云服务器；云服务器接受超弱光纤光栅解调模块的数据并进行处理；
[0010]所述云服务器通过网络连接云端显示单元，云端显示单元通过网络访问云服务器，云端显示单元显示不同深度的桩身轴力分布情况，灌注桩关键点瞬时应变变化、整体应变趋势等，进而分析桩身轴力及完整性。
[0011]所述云端显示单元能够在线访问云服务器并显示灌注桩轴向应变情况，对灌注桩桩身变形的在线预警。
[0012]所述超弱光纤光栅解调模块连接无线路由器，用于远程传输灌注桩的应变分布数据。
[0013]所述超弱光纤光栅光缆一端与被测灌注桩的轴向钢筋分段机械锁紧后灌注成桩，另一端与超弱光纤光栅解调模块连接。
[0014]所述超弱光纤光栅解调模块安装在户外机柜内，超弱光纤光栅解调模块连接太阳能供电模块进行供电。
[0015]所述超弱光纤光栅解调模块包括光源模块、信号传输单元、信号处理与控制单元，光源模块连接信号传输单元，信号处理与控制单元分别连接光源模块、信号传输单元；
[0016]超弱光纤光栅解调模块的信号处理与控制单元控制光源模块输出脉冲光，超弱光纤光栅光缆将反射光信号传递回信号处理与控制单元并对其解调处理，再通过信号传输单元无线传输给云服务器；
[0017]信号处理与控制单元对超弱光纤光栅阵列进行波长解调分析，再根据预先标定的波长
‑
应变系数，计算灌注桩不同位置的应变变化。
[0018]所述超弱光纤光栅光缆包括定点超弱光纤光栅光缆，该定点光缆在灌注桩桩基中呈“U”形布置，确保外部应变能够传递给内部的超弱光纤光栅阵列。
[0019]基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1：将超弱光纤光栅光缆定点绑扎在灌注桩钢筋笼的一根主筋，在固定光缆时应给传感光纤一个预拉力并在灌注桩桩头预留一定长度的光纤，以方便通过跳线与超弱光纤光栅解调模块连接；
[0021]步骤2：下放钢筋笼后，将超弱光纤光栅光缆通过光纤跳线与超弱光纤光栅解调模块连接，并检查线路；
[0022]步骤3：检查灌注桩的混凝土浇灌过程，检查光缆的是否存活，监测混凝土固化过程中的应变变化，并上传云服务器保存。
[0023]步骤4：待混凝土固化后，进行静力加载，超弱光纤光栅解调模块采集不同载荷下的桩身应变分布数据，并分析加载力与应变的分布，计算侧摩阻力，判定基桩的可能缺陷；
[0024]步骤5：超弱光纤光栅解调模块将采集到的桩身应变分布数据，直接发送给云端显示单元或接入无线路由器远程传输超弱光纤光缆的反射光信号给云端显示单元；
[0025]步骤6：云端显示单元显示桩身静载的受力情况及侧摩阻力分布，对可能缺陷进行提示。本专利技术一种基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统及方法，技术效果如下：
[0026]1)系统结构简单，可分布式获取灌注桩桩身应力分布：
[0027]利用超弱光纤光栅大容量复用的特性，通过多点感测，获取灌注桩的应变分布。克
服了传统监测点数少的问题，避免了复杂的多传感元件串联，无需另外焊接传感元件，避免了传感元件断裂、失效等问题。
[0028]2)灵敏度高，性价比好，易于自动化监测：
[0029]应变监测灵敏度达到，达到光纤传感工程监测的较高水平。超弱光纤光栅解调仪是同等BOTDA价格的1/4～1/5,且操作简单，配置太阳能供电和4G无线路由器，可以实时在线监测灌注桩轴向变形情况，降低了工程安全隐患。
[0030]3)该监测系统只需要将定点超弱光纤光栅光缆与灌注桩的钢筋绑扎，即可远程、分布式获取桩基的应变及受力分布，发挥了超弱光纤光栅大容量的特性，方便实现对灌注桩的在线监测，可实时得知灌注桩的变形情况，拓宽了超弱光纤光栅的应用领域。
附图说明
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，包括：超弱光纤光栅光缆（1），其特征在于：所述超弱光纤光栅光缆（1）内部刻写有超弱光纤光栅阵列（1
‑
1），超弱光纤光栅光缆（1）上等间距设有多个定点（1
‑
2），超弱光纤光栅光缆（1）通过定点（1
‑
2）固定在被测灌注桩的钢筋笼上，超弱光纤光栅光缆（1）连接超弱光纤光栅解调模块（2），超弱光纤光栅解调模块（2）与云服务器（5）无线连接。2.根据权利要求1所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述超弱光纤光栅解调模块（2）对反射光信号进行解调分析得到灌注桩应变信息，并发射给云服务器（5）；云服务器（5）接受超弱光纤光栅解调模块（2）的数据并进行处理。3.根据权利要求2所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述云服务器（5）通过网络连接云端显示单元（6），云端显示单元（6）通过网络访问云服务器（5），云端显示单元（6）显示不同深度的桩身轴力分布情况，灌注桩关键点瞬时应变变化、整体应变趋势等，进而分析桩身轴力及完整性。4.根据权利要求3所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述云端显示单元（6）能够在线访问云服务器（5）并显示灌注桩轴向应变情况，对灌注桩桩身变形的在线预警。5.根据权利要求1所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述超弱光纤光栅解调模块（2）连接无线路由器（7），用于远程传输灌注桩的应变分布数据。6.根据权利要求1所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述超弱光纤光栅光缆（1）一端与被测灌注桩的轴向钢筋分段机械锁紧后灌注成桩，另一端与超弱光纤光栅解调模块（2）连接。7.根据权利要求1所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述超弱光纤光栅解调模块（2）安装在户外机柜（3）内，超弱光纤光栅解调模块（2）连接太阳能供电模块（4）进行供电。8.根据权利要求3所述基于超弱光纤光栅的灌注桩在线监测系统，其特征在于：所述超弱光纤光栅解调模块（2）包括光源模块（2
‑
1）、信号传输单元（2
‑
2）、信号处理与控制单元（2
‑
3），光源模块（2
‑
1）连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗志会，王晓龙，徐冰，黄江楼，谭超，蔡德所，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。