一種樁基混凝土澆筑的監測方法技術

本發明專利技術涉及一種樁基混凝土澆筑的監測方法，包括以下步驟：1)通過光纖光柵傳感器實時測量被測樁基的溫度和壓力的變化，并分別產生溫度和壓力的光譜波長變化量；2)通過分析儀解調溫度和壓力的光譜波長變化量得到溫度和壓力的變化數據，將此數據傳輸到計算機監控中心，并通過顯示設備顯示出來；3)計算機通過有限元軟件ANSYS對混凝土澆筑現場待被測樁基建立3D幾何模型；4)將溫度和壓力的變化數據導入到被測樁基的3D幾何模型中，得到被測樁基的溫度和壓力的3D動態模型；5)通過被測樁基的溫度和壓力的變化數據以及溫度和壓力的3D動態模型對混凝土澆筑現場樁基進行實時監測。與現有技術相比，本發明專利技術具有直觀形象、安全可靠、實時報警等優點。

【技術實現步驟摘要】
一種樁基混凝土澆筑的監測方法
本專利技術涉及混凝土澆筑領域，尤其是涉及一種樁基混凝土澆筑的監測方法。
技術介紹
在大型混凝土澆筑過程中溫度和應變監測一直是目前需要解決的問題，如何有效檢測其凝固過程的溫度場和應力場的分布特性，對于混凝土澆筑施工的質量極其重要，提高混凝土的澆筑質量對于后期的運行維護以及安全穩定生產都至關重要。因此，對于城市地下變電站施工中的溫度和應力的健康監測同樣可以作為一個研究性課題。20世紀80年代，光纖傳感技術在發達國家得到迅速的發展，各種光纖傳感器以其獨特的技術優勢廣泛應用于國防、航空航天、工業、交通運輸和日常生活等各個領域。在建筑物基礎方向上，Baldwin和WoojinLee等人先后采用光纖傳感器對現場樁基試驗進行了溫度、應變監測，并對監測結果分析了樁的受荷變形、荷載傳遞等性狀。在我國，對光纖光柵傳感技術的研究也受到重視，從上世紀70年代末就開始了這方面的研究工作。近年來，光纖傳感技術日趨成熟，基于該技術開發的監測儀器不受電磁干擾，耐腐蝕，集成性強，有著良好的精度和穩定性，因而在很大程度上彌補了傳統監測技術的不足。光纖傳感技術已列入國家重點研究項目，光纖光柵傳感技術可廣泛應用于各種場合，如橋梁、煤礦、隧道的溫度自動報警控制系統，油庫、危險品倉庫、貨輪等的在線動態檢測和火災報警。目前在電力方面，光纖光柵傳感器主要運用在智能變電站高壓開關柜的內部溫度監測，在電力大型工程結構建設中的運用并不多見，同時3D模擬技術在電力行業也很少出現。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種直觀形象、安全可靠、實時報警的樁基混凝土澆筑的監測方法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種樁基混凝土澆筑的監測方法，包括以下步驟：1)通過設置在混凝土澆筑現場樁基上的光纖光柵傳感器實時測量被測樁基的溫度和壓力的變化，并分別產生溫度和壓力的光譜波長變化量；2)通過分析儀解調溫度和壓力的光譜波長變化量得到溫度和壓力的變化數據，將此數據傳輸到計算機監控中心，并通過顯示設備顯示出來；3)計算機監控中心根據溫度和壓力的變化數據，通過有限元分析軟件ANSYS對混凝土澆筑現場待被測樁基建立3D幾何模型；4)將溫度和壓力的變化數據導入到被測樁基的3D幾何模型中，得到被測樁基的溫度和壓力的3D動態模型；5)通過被測樁基的溫度和壓力的變化數據以及溫度和壓力的3D動態模型對混凝土澆筑現場樁基進行實時監測，并在變化數據超過閾值后報警。所述的步驟1)中光譜波長變化量計算式為：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波長的變化量；λB0為光纖的初始中心波長；ΔT和ε分別是光纖所受溫度和應力變化量；neff、α和ψ分別是光纖的光彈系數、熱膨脹系數和熱光系數，ΔλBΔT和ΔλBε分別為溫度和應變引起的中心波長漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1。所述的步驟3)具體包括以下步驟：31)根據實際監測樁基的大小，在有限元分析軟件Ansys中設計被測樁基的3D尺寸；32)在有限元分析軟件Ansys中的Geometry模塊內，根據現場被測樁基混凝土密度、初始熱負荷條件以及熱交換方式，分別生成被測樁基溫度場和應力場的3D幾何模型。所述的步驟4)具體包括以下步驟：41)獲取被測樁基上的光纖光柵傳感器的具體位置，并在3D幾何模型中標注出來；42)根據標注出來的光纖光柵傳感器位置，將被測樁基溫度和壓力的變化數據作為載荷添加到3D幾何模型的對應位置上；43)實時更新被測樁基的溫度和壓力的變化數據，重復步驟42)得到被測樁基的溫度和壓力的動態3D數據模型。所述的分析儀為FBG分析解調儀。所述的光纖光柵傳感器包括光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應變傳感器。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：一、直觀形象，本專利技術把光纖光柵傳感數據采集系統和3D模擬系統有效地結合在一起，使得現場工作人員更加形象直觀的觀測到混凝土澆筑情況，使結果更加真實有效。二、安全可靠，通過現場的光纖光柵傳感器采集數據，比一般的通過操作人員采集到的數據更加可靠，同時使現場的操作人員的安全得到保障。三、實時報警，根據數據系統和3D系統的雙重監控，設計閾值，并且及時進行報警，保證了現場操作的質量。附圖說明圖1為本專利技術的方法流程圖。圖2為本專利技術的溫度隨時間變化曲線圖。圖3為本專利技術的應力隨時間變化曲線圖。圖4為本專利技術的溫度瞬態變化3D模擬圖。圖5為本專利技術的應力瞬態變化3D模擬圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例：如圖1所示，一種樁基混凝土澆筑的監測方法，包括以下步驟：1)通過設置在混凝土澆筑現場樁基上的光纖光柵溫度傳感器和光纖光柵應變傳感器實時測量被測樁基的溫度和壓力的變化，并分別產生溫度和壓力的光譜波長變化量，光譜波長變化量計算式為：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波長的變化量；λB0為光纖的初始中心波長；ΔT和ε分別是光纖所受溫度和應力變化量；neff、α和ψ分別是光纖的光彈系數、熱膨脹系數和熱光系數，ΔλBΔT和ΔλBε分別為溫度和應變引起的中心波長漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1；2)通過FBG分析解調儀解調溫度和壓力的光譜波長變化量得到溫度和壓力的變化數據，將此數據傳輸到計算機監控中心，并通過顯示設備顯示出來；3)計算機監控中心根據溫度和壓力的變化數據，通過有限元分析軟件ANSYS對混凝土澆筑現場待被測樁基建立3D幾何模型，具體包括以下步驟：31)根據實際監測樁基的大小，在有限元分析軟件Ansys設計被測樁基的3D尺寸；32)在有限元分析軟件Ansys中的Geometry模塊內，根據現場被測樁基混凝土密度、初始熱負荷條件以及熱交換方式，分別生成被測樁基溫度場和應力場的3D幾何模型；4)將溫度和壓力的變化數據導入到被測樁基的3D幾何模型中，得到被測樁基的溫度和壓力的3D動態模型，具體包括以下步驟：41)獲取被測樁基上的光纖光柵傳感器的具體位置，并在3D幾何模型中標注出來；42)根據標注出來的光纖光柵傳感器位置，將被測樁基溫度和壓力的變化數據作為載荷添加到3D幾何模型的對應位置上；43)實時更新被測樁基的溫度和壓力的變化數據，重復步驟42)得到被測樁基的溫度和壓力的動態3D數據模型；5)通過被測樁基的溫度和壓力的變化數據以及溫度和壓力的3D動態模型對混凝土澆筑現場樁基進行實時監測，并在變化數據超過閾值后報警。本系統把溫度、應力數據監測系統和三維動態模擬系統兩者有效地結合起來，可以更加形象地向現場施工人員展示地下變電站建設大型混凝土澆筑時的各項參數。當顯示數據發生突變時，可以及時提醒人員有異常情況出現。大型鋼筋混凝土澆筑過程中，利用光纖光柵傳感器采集由于溫度和應力發生改變引起的光譜波長變化量，然后經過分析解調儀得到相應的數據量，再通過通信光纜上傳到計算機監控中心，從人機界面中查看實時數據變化量。此外，在計算機中利用有限元分析軟件ANSYS對溫度場和應力場建立3D模型，在相應節點加入載荷，載荷量依據已采集的溫度和應力數據，然后動態模擬施工現場場景。把采集監測系統和3D模擬系本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種樁基混凝土澆筑的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)通過設置在混凝土澆筑現場樁基上的光纖光柵傳感器實時測量被測樁基的溫度和壓力的變化，并分別產生溫度和壓力的光譜波長變化量；2)通過分析儀解調溫度和壓力的光譜波長變化量得到溫度和壓力的變化數據，將此數據傳輸到計算機監控中心，并通過顯示設備顯示出來；3)計算機監控中心根據溫度和壓力的變化數據，通過有限元軟件ANSYS對混凝土澆筑現場待被測樁基建立3D幾何模型；4)將溫度和壓力的變化數據導入到被測樁基的3D幾何模型中，得到被測樁基的溫度和壓力的3D動態模型；5)通過被測樁基的溫度和壓力的變化數據以及溫度和壓力的3D動態模型對混凝土澆筑現場樁基進行實時監測，并在變化數據超過閾值后報警。

【技術特征摘要】
1.一種樁基混凝土澆筑的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)通過設置在混凝土澆筑現場樁基上的光纖光柵傳感器實時測量被測樁基的溫度和壓力的變化，并分別產生溫度和壓力的光譜波長變化量，所述的步驟1)中光譜波長變化量計算式為：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波長的變化量；λB0為光纖的初始中心波長；ΔT和ε分別是光纖所受溫度和應力變化量；neff、α和ψ分別是光纖的光彈系數、熱膨脹系數和熱光系數，ΔλBΔT和ΔλBε分別為溫度和應變引起的中心波長漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1；2)通過分析儀解調溫度和壓力的光譜波長變化量得到溫度和壓力的變化數據，將此數據傳輸到計算機監控中心，并通過顯示設備顯示出來；3)計算機監控中心根據溫度和壓力的變化數據，通過有限元分析軟件ANSYS對混凝土澆筑現場待被測樁基建立3D幾何模型，所述的步驟3)具體包括以下步驟：31)根據實...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭思國，劉剛，朱凱，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，
類型：發明
國別省市：上海;31