[发明专利]一种PHC管桩成型过程中光纤光栅传感系统埋设及测试装置

说明书

技术领域：

本发明属于桩基工程领域，涉及一种传感器埋设及测试设备，特别是一种PHC管桩成型过程中光纤光栅传感系统埋设及测试装置。

背景技术：

光纤光栅作为一个新的研究领域的光纤传感技术，光纤光栅传感器易于光纤熔接，可以多个光栅同时写入，实现了准分布式传感。该类传感器已被广泛应用与桥梁、隧道、地基基础等诸多大型土木工程领域。PHC管桩成型时的高速离心和高温高压养护的特点，造成了它在生产过程中埋设光纤光栅传感器不好实现。目前，对光纤光栅传感器在PHC管桩的应用研究仅限于在桩身表面刻槽预埋传感器，但在试验过程中传感器较难做到全部存活，桩身表面刻槽预埋传感器，既破坏了桩身完整性，又无法完全保证传感器与桩身变形协调一致，可能影响数据的准确性。因此，寻找一种光纤光栅传感系统在PHC管桩成型过程中埋设及测试装置，既能避免在桩身刻槽破坏桩身完整性，又能克服光纤光栅传感器与PHC管桩受力变形不一致的弊病，从根本上解决光纤光栅传感系统在PHC管桩测试应用中的局限性。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种在PHC管桩成型过程中光纤光栅传感系统埋设及测试装置，通过采取保护措施，确保光纤光栅传感系统在PHC管桩布料、合模、预应力张拉、高速离心旋转成型、倾倒余浆、高温高压养护的生产工艺中成功埋设并测试成活率。

为了实现上述目的，本发明所述PHC管桩成型过程中光纤光栅传感系统埋设及测试装置的主体结构包括光纤光栅传感器、光纤导线、光纤端头、受力钢筋、端头板、前挡板、开槽活塞、细铁丝、端头钢棒、不锈钢保护软管、光纤光栅数据采集仪和电脑；光纤光栅传感器和光纤导线用细铁丝绑扎在受力钢筋上，端头钢棒插入到端头板上，端头板与前挡板固定，开槽活塞固定在前档板上，光纤导线通过开槽活塞引出，光纤导线引出水泥的地方用不锈钢保护软管进行保护，引出的光纤端头先用电工胶布包裹，再用耐高温胶带包裹，测试时把光纤端头上包裹的电工胶布和耐高温胶带取下，与光纤光栅数据采集仪连接，光纤光栅数据采集仪与电脑连接。

本发明所述的光纤光栅传感器用不锈钢管封装，直径为4mm，测量标距为30mm，量程为±2000με，分辨率为1με，波长范围为1520～1590nm，使用温度为使用温度为-30～120℃。

本发明所述的光纤导线外面用铠装光缆保护，直径为3mm，光纤端头接头形式为FC接头。

本发明对PHC管桩成型过程中光纤光栅传感系统埋设及测试的具体过程为：

(1)、相邻的两个光纤光栅传感器中心距离为2000mm，根据两个相邻光纤光栅传感器中心距离，在受力钢筋上测量并标记光纤光栅传感器的位置，把光纤光栅传感器用细铁丝绑扎到受力钢筋上。

(2)、光纤导线用细铁丝绑扎在受力钢筋上，绑扎间距为250mm。光纤导线弯曲半径不得过大，光纤导线敷设过程要平缓导线弧度，不得出现硬折和“V”型。光纤导线在出水泥的地方弯折过大，应该加设强度较高的不锈钢保护软管。

(3)、受力钢筋插入端头板，用前挡板与端头板固定。光纤端头通过开槽活塞引出。光纤端头引出后，先用电工胶布将光纤端头紧密包裹，包裹的时候应该用力拉紧电工胶布使电工胶布有一定的伸长量，然后紧密的包裹在光纤端头上，避免光纤端头进入水泥。然后再在电工胶布的基础上紧密的包裹一到两层耐高温胶带，耐高温胶带首先能起到隔热的作用，同时它还有橡胶的缓冲减震作用，能使光纤端头具有一定的抗冲击功能。

(4)、固定光纤光栅传感器和敷设光纤导线后，把光纤端头和光纤光栅数据采集仪连接，光纤光栅数据采集仪与电脑连接，进行第一次测试，第一次测试结束后，用电工胶布包裹光纤端头进行保护。布料过程结束后，取下电工胶布，进行第二次测试，第二次测试结束后，用电工胶布包裹光纤端头，对光纤端头进行保护。高速离心旋转结束后，取下电工胶布，进行第三次测试，第三次测试结束后，用电工胶布和耐高温胶带包裹光纤端头，对光纤端头进行隔温保护，确保光纤端头在高温高压养护下不损坏。在高温高压养护后，进行第四次测试，最终测得光纤光栅传感器的成活率。

本发明与现有技术相比，实现了在PHC管桩高温常压的生产工艺中，光纤光栅传感器和光纤导线可以成功埋设与测试，直接而又方便，值得在PHC管桩的测试中推广。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的主体结构端头横截面示意图。

图3为本发明涉及的受力钢筋平面示意图。

具体实施方式：