[发明专利]基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测方法及设备

权利要求书

1.基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

所述设备包括光纤植入螺纹梁（6），光纤植入螺纹梁（6）为薄壁空心螺纹梁，其上下薄壁中对称植入单模光纤（7），在梁体内形成光纤回路，其外壁嵌入复合型材料螺纹（20）形成外螺纹。

2.根据权利要求1所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

单模光纤（7）从光纤植入螺纹梁（6）一端引出并接入光纤解调仪（19）。

3.根据权利要求2所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

光纤植入螺纹梁（6）一端插入固定槽盒（8）上横向贯通设置的通孔中，槽盒内注满环氧树脂胶或水泥砂浆。

4.根据权利要求3所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

固定槽盒（8）通过下方的支撑杆组件支撑；

支撑杆组件自上而下依次包括承插套杆（4）、接续套杆（3）和底层套杆（2）。

5.根据权利要求4所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

底层套杆（2）底端插入承插式固定支座底板（1），顶端通过内置焊接螺母（14）连接到接续套杆（3）底端设置的外置焊接螺栓（15）上；

接续套杆（3）和承插套杆（4）上对应设置有纵向的多组螺栓孔（13），垂直插入六角紧缩螺栓（9）将二者固定；

承插套杆（4）顶端设置固定板（5），固定板（5）通过中心设置的螺纹管（12）连接到固定槽盒（8）中心设置的螺纹孔（11）中。

6.根据权利要求5所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，其特征在于：

光纤植入螺纹梁（6）的空心管为柔性材料，其外壁预设嵌入螺旋槽，复合型材料螺纹（20）嵌入螺旋槽内，复合型材料螺纹（20）为柔性材料。

7.基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

道路路基（16）施工至监控量测标高后沿横断面放线测量，并在该标高处道路路基（16）左侧、右侧外30倍的梁外径路堤位置处钻孔，钻孔深入天然地基（17）三倍于路基的深度，在左右侧钻孔位置架设基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测设备，并用封底混凝土（18）封堵固定，光纤植入螺纹梁（6）横向埋入道路路基（16）作为悬臂受荷载体，两端由两侧设备支撑；

将单模光纤（7）的两个端头通过FC/APC接头接入光纤解调仪（19），测量光纤埋设后的初始布里渊频移值，计算出光纤植入螺纹梁（6）各点的应变值，通过积分计算光纤植入螺纹梁（6）各点的变形值。

8.根据权利要求7所述的基于光纤植入螺纹梁的路基不均匀沉降监测方法，其特征在于：

所述方法具体包括以下步骤：

步骤一：制作光纤植入螺纹梁（6），将单模光纤（7）沿梁体上下薄壁中性面位置处沿梁体长度方向给予一定预拉张力拉伸延展，预留两端多余光纤以便接入光纤解调仪（19），并用光纤夹持装置于两端头固定；将梁体制作模具按设定位置安装固定，保证上下断面光纤处于梁体薄壁中性面位置，浇筑复合型梁体材料，待梁体材料呈不流塑形态后，在成型的梁体外表面按1倍梁外径的间距螺旋形布置复合型材料螺纹（20）后冷却成型；

步骤二：安装光纤植入螺纹梁（6），将光纤植入螺纹梁（6）由固定槽盒长边一端梁体穿入孔（10）穿入另一长边梁体穿入孔（10）外20mm固定好位置，于槽盒内注满环氧树脂胶或水泥砂浆，待环氧树脂胶或水泥砂浆凝固成型后，将固定槽盒（8）安装于承插套杆（4）；

步骤三：组装承插式固定支座，根据固定支座埋设深度，依次将接续套杆（3）通过内置焊接螺母（14）和外置焊接螺栓（15）连接接长，并通过内置焊接螺母（14）和外置焊接螺栓（15）连接到焊接在承插式固定支座底板（1）的底层套杆（2）上，将步骤二中组装好的承插套杆（4）调整好卡紧位置穿入接续套杆（3）顶端，并用六角紧缩螺栓（9）将承插套杆（4）与接续套杆（3）锁死，形成光纤植入螺纹悬臂梁沉降监测装置；

步骤四：安装监测装置，于道路路基横（16）断面测量标高处沿横断面放线测量，开设深300mm、宽200mm的沟槽，并在该标高处路基左侧、右侧外30倍的梁外径路堤位置处分别钻孔，钻孔深度以深入天然地基（17）三倍的路基高度为宜，保证承插式固定支座不发生竖向沉降；在左右侧钻孔中分别放入光纤植入螺纹悬臂梁沉降监测装置，路基左右路幅两个螺纹梁放入沟槽长度应保证其自由端超过道路中心线150mm为准则，调整光纤植入螺纹悬臂梁（6）的位置后在钻孔中注入封底混凝土（18），对监测装置进行固定，最后在沟槽中回填细砂并夯实；

步骤五：将光纤植入螺纹梁（6）端头单模光纤（7）的引线通过FC/APC接头接入光纤解调仪（19），测量光纤埋设后的初始布里渊频移值，推算为空心螺纹梁上下断面各点的应变测量值，通过积分计算光纤植入螺纹梁（6）沿线各点的位移值，最终得到沿道路路基（16）横断面的沉降分布；

通过测量后期光纤布里渊频移值，可以进一步计算路基沿横断面的沉降变化。