[发明专利]一种灌注桩光纤监测系统及方法

权利要求书

1.一种灌注桩光纤监测系统，其特征在于：每个灌注桩监测点内均设置有光纤传感器，所述光纤传感器通过保护扣件安装在灌注桩的主筋上，所述光纤传感器还连接有光纤引出线，所述光纤引出线连通至检测模块。

2.根据权利要求1所述的灌注桩光纤监测系统，其特征在于：所述保护扣件包括活动套管和扣具，所述活动套管由转轴、半月内盖和半月外盖组合而成，所述半月外盖能绕转轴向外打开；

所述扣具一端与半月内盖固定连接，所述扣具另一端能通过螺丝扣合固定在主筋上，所述光纤传感器通过环氧树脂层粘接在半月内盖和半月外盖内。

3.根据权利要求1所述的灌注桩光纤监测系统，其特征在于：所述半月内盖和半月外盖边沿上分别设置有极性相反的磁铁，半月内盖和半月外盖靠近时自动磁吸附闭合。

4.根据权利要求1所述的灌注桩光纤监测系统，其特征在于：检测模块包括：可调谐激光器，用于发出指定波长的调谐光；

耦合器，用于将调谐光分为第一调谐光信号和第二调谐光信号；

干涉仪，包括信号臂和参考臂，信号臂连接光纤传感器，第一调谐光信号进入光纤传感器，信号臂接收背向瑞利散射信号；背向瑞利散射信号与第二谐调光信号发声拍频获得拍频光信号，参考臂用于将拍频光信号分成偏振方向正交的P光、S光；

偏振分束器，用于将偏振方向正交的P光、S光分成两束光；

光电转换器，用于把P光信号、S光信号转换成对应的电信号数据；

采集卡，用于通过数据传输线采集每个灌注桩监测点的电信号数据，并将电信号数据储存在本地；

终端服务器，用于接收存储电信号数据；

无线传输器，用于将采集的电信号数据传出存储在终端服务器；

光纤解调仪，用于解析电信号数据获得布里渊频移量，通过布里渊散射原理求出分布式光纤相应位置处的应变值。

5.根据权利要求4所述的灌注桩光纤监测系统，其特征在于：相邻的灌注桩监测点通过数据传输线电连接，相邻的灌注桩监测点共用一套采集卡和无线传输器。

6.一种监测方法，其特征在于：根据权利要求4-5任一项的灌注桩光纤监测系统，具体步骤如下：

S1、转换，每个灌注桩监测点内调谐光通过耦合器、干涉仪、偏振分束器和光电缓转换器后生成对应的电信号数据；

S2、采集传输，采集卡采集每个灌注桩监测点发出的电信号数据，并通过无线传输器将电信号数据传输给终端服务器；

采集卡向指定的灌注桩监测点发出指定脉冲信号，该灌注桩监测点收到脉冲信号后，发出电信号给采集卡，采集卡收到传入的电信号，当电信号的时间间隔符合预设要求时，采集卡继续发出脉冲信号，该灌注桩监测点收到脉冲信号后进行数据检监测，当采集卡采集到预设的组数时发出脉冲信号，该灌注桩监测点收到后暂停监测；

不同灌注桩监测点的用于触发的脉冲信号不同；

S3、解析，光纤解调仪从终端服务器获得电信号数据，其解析电信号数据获得布里渊频移量，通过布里渊散射原理能计算出光纤传感器相应位置处的弯矩与挠度；

灌注桩弯矩分布的计算公式如下：

式中，M(x)为某截面处桩身弯矩；I为桩身截面惯性矩；E为桩身材料弹性模量；Δε为桩身的应变变化量；

桩的挠度分布的计算公式如下：

IEy_d(x)＝-∫[∫M(x)d(x)]d(x)+Cx+D

式中，y_d(x)为某截面处的挠度；C和D是由边界条件决定的参数。