[发明专利]桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土工格栅的测试装置和方法，尤其是涉及到一种桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置和方法，通过测试所得到的土工格栅应变分布转换成土工格栅挠度分布。

背景技术

桩网结构地基处理技术在实际工程中得到了广泛的运用，主要包括桩身(通常带有大直径托板桩帽)和加筋垫层，作为一种快速、经济的地基处理技术，广泛运用于桥梁过渡段路基、挡土墙、油罐槽、高速公路、高速铁路等工程。由于桩土刚度的差异，桩土之间通常形成差异沉降，因此在桩顶桩间上部土体之间形成剪应力面，而将更多的荷载传递到桩身上方，形成所谓的土拱效应。土工格栅是加筋垫层中常用的一种筋材，土工格栅在上部荷载作用下，通常会发生弯曲变形，从而将更多的荷载转移到桩身上。目前对土工格栅的加筋作用机理认识还是很不够充分，其主要原因就是桩帽之间的土工格栅挠度分布通过现有的测试技术无法测试得到，土工格栅的挠度测试是非常困难的，尤其是土工格栅的挠度分布的测试，目前为止还没有有效的方法测试土工格栅挠度分布。

在计算土工格栅拉力时，通常需要假设格栅的弯曲变形形状。然而这种基于假设得到的计算方法，在试验研究中已经被证明准确度远远无法满足要求。因此有必要测试土工格栅在加筋垫层中的挠度分布，以为进一步的理论推导提供基本的实测数据基础。

目前测试土工格栅挠度，主要是基于传统的沉降板测试桩间中心处的土工格栅沉降值，再通过假设土工格栅的变形形式(抛物线、悬链线等)得到格栅的挠度分布。很明显这种测试方法仅仅测试了桩间中心的挠度，且沉降板通常比较大，其测试所得到的桩间中心挠度能否代表单点的挠度值，有待商榷。

发明内容

为了获得土工格栅挠度分布，解决桩网结构研究中的重要关注问题，本发明的目的在于提供一种桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置和方法，应用于测试桩网结构地基处理技术。

本发明采用的技术方案是：

一、一种桩网结构土工格栅挠度分布的测试装置：

包括单模单芯裸光纤、单模单芯铠装光纤和热缩套管，单模单芯裸光纤中部外包裹有环氧树脂，单模单芯裸光纤通过防水胶带沿直线固定平行绑在土工格栅肋条上，单模单芯裸光纤的两端经单模单芯铠装光纤分别连接到光纳仪的两端，单模单芯裸光纤的两端与单模单芯铠装光纤连接处套有热缩套管。

所述的单模单芯裸光纤固定在位于桩帽中间的土工格栅肋条上。

所述的光纳仪采用基于PPP-BOTDA的光纳仪。

二、一种桩网结构土工格栅挠度分布的测试方法：

1)安装固定：将所述装置固定安装在桩帽上的土工格栅肋条上；

2)对光纤的标定：对于任意一段土工格栅肋条上的单模单芯裸光纤，在恒温室内的环境下用万能试验机进行标定，得到土工格栅肋条应变的分布式光纤布里渊频率标定系数；

3)现场测试：将步骤1)所述安装完成的土工格栅埋入土中，通过测量布里渊频率转化为应变分布，再计算得到土工格栅挠度分布。

所述的步骤1)具体包括：

1.1)用防水胶带将单模单芯裸光纤沿直线平行固定绑在位于桩帽中间的土工格栅肋条上，使得单模单芯裸光纤与土工格栅肋条协调变形；

1.2)将两根单模单芯铠装光纤的一端熔接在单模单芯裸光纤的两端，用热缩套管保护熔接点；

1.3)将两根单模单芯铠装光纤的另一端分别连接到光纳仪的两端；

1.4)将环氧树脂均匀涂抹在固定有单膜单芯裸光纤的土工格栅肋条表面；

1.5)待环氧树脂静置24小时后固化，完成单模单芯裸光纤的安装。

所述的步骤3)具体包括：

3.1)将步骤1)所述安装完成的土工格栅埋入土中，采集光纤数据获得布里渊频率初值v_B0；

3.2)将采集得到的各时刻的光纤布里渊频率v_Bt与光纤布里渊频率初值v_B0相减，得到裸光纤布里渊频率变化值Δv_B；

3.3)再利用单模单芯铠装光纤的布里渊频率变化值对步骤3.2)得到的裸光纤布里渊频率变化值Δv_B进行温度补偿，得到温度补偿后的裸光纤布里渊频率差值为Δv′_B；

3.4)根据所述步骤2)标定得到的土工格栅肋条应变的分布式光纤布里渊频率标定系数将裸光纤布里渊频率差值Δv′_B转换成为应变，得到土工格栅的应变分布；

3.5)对土工格栅的应变分布进行计算得到土工格栅挠度分布。

所述的步骤3.5)采用以下方式进行计算：