[实用新型]基桩桩身三维应变和力参数监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统，尤其是一种基于分布式光纤传感技术基桩桩身三维应变和力参数监测系统。适用于岩土工程检测、监测技术领域。

背景技术

许多工程结构修建于复杂环境中，或结构体系本身十分复杂，这些复杂性均有可能引起结构上作用力和力矩等荷载，如海上采油平台、海上桥梁桩基、大型输电塔、超高层建筑物及交通信号塔等高耸建构筑物，这些结构上传来的荷载一般最终由群桩承担并传递给地基。现有的基桩外部荷载监测大多集中在桩身轴力的测试，很少对桩身的水平力和力矩进行监测。

随着光纤传感解调技术(布里渊解调技术BOTDA/BOTDR)的不断发展，一根传感光纤既能感应应变又能传输信号，形成分布式应变传感器。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术，具有耐久性好、无零点漂移、不带电工作、抗电磁干扰、传输带宽大等突出优点，可以实现对待测参数的分布式测量，目前在土木、水利、电力、交通、石化、海洋等领域推广运用，但基于分布式光纤传感技术监测基桩承受力和力矩的方法与系统尚未见到。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统，以监测基桩的桩身轴力、水平力、弯矩、扭矩的量值及其分布规律。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统，其特征在于：沿桩身表面埋设9根传感光纤，传感光纤分成三组，每组3根；

第一组传感光纤为轴向光纤，3根传感光纤均沿桩身轴向布置；第二组传感光纤为S型光纤，3根传感光纤均逆时针绕于桩身上，从桩身一端均匀绕向另一端；第三组传感光纤为反S型光纤，3根传感光纤均顺时针绕于桩身上，从桩身一端均匀绕向另一端；

所述轴向光纤与S型光纤、反S型光纤均具有若干相交点，且每根轴向光纤上与S型光纤的相交点和与反S型光纤的相交点一一对应重合形成测试点，每个测试点所在桩身横截面的边缘共有三个测试点；所述S型光纤、反S型光纤与轴向光纤的夹角为θ，0°<θ<90；

9根传感光纤头尾相连形成1根光纤，所形成的光纤两端与布里渊解调仪相连。

3根轴向光纤均匀布置于桩身表面，3根S型光纤分别以桩身下端面边缘、相邻两根轴向光纤的中心点为起点绕于桩身上，3根反S型光纤分别以桩身下端面边缘、相邻两根轴向光纤的中心点为起点绕于桩身上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出了基于分布式光纤传感技术基桩三维应变和力参数监测系统，通过沿桩身表面埋设9根传感光纤，轴向光线、S型光线和反S型光线交于一点，形成测试点，且三个测试点共截面，采用布里渊解调技术(BOTDR/BOTDA)同时监测9根传感光纤的线应变变化，测得的应变变化量，根据三向应变花计算原理，分析各交汇点的轴向应变、剪应变和切应变，根据基桩的材料参数，计算基桩的桩身轴力、水平力、弯矩、扭矩的量值及其分布规律。

本实用新型建立了一套包括分布式传感光纤、BOTDR/BOTDA和数据处理三部分组成的量测系统，用于实时监测基桩在复杂荷载作用下各截面的应变量，计算和分析基桩的受力性状等。

附图说明

图1为实施例的结构示意图。

图2为实施例中基桩的端面示意图。

图3为实施例中传感光纤布置基桩侧面展开图。

图4、图5为实施例中三向应变花计算原理示意图。

图6为本实施例中具有测试点的横截面示意图。

具体实施方式

本实施例为一种基桩桩身三维应变和力参数监测系统，沿桩身3表面埋设9根传感光纤，其中传感光纤分成三组，每组3根：第一组传感光纤为轴向光纤11，3根传感光纤均沿桩身3轴向布置；第二组传感光纤为S型光纤12，3根传感光纤均逆时针绕于桩身3上，从桩身一端均匀绕向另一端；第三组传感光纤为反S型光纤13，3根传感光纤均顺时针绕于桩身上，从桩身一端均匀绕向另一端。轴向光纤与S型光纤和反S型光纤均具有若干相交点，并且每根轴向光纤上与S型光纤的相交点和与反S型光纤的相交点一一对应重合形成测试点，每个测试点所在桩身横截面的边缘共有三个测试点14。本例中S型光纤、反S型光纤与轴向光纤的夹角均为θ，0°<θ<90。