【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及土木工程結構健康監測，特別涉及一種基于分布式光纖傳感技術的地下樁基和建筑結構件安全監測系統和監測方法。
技術介紹
1、樁基檢測是每個橋梁必做的安全質量檢測工作，其實在橋梁或者其他重要的結構物施工工程中，樁基一直以來是頭等大事，樁基出現任何問題，不僅會造成成本的巨大損失，而且會對工期產生很大影響，所以應該引起我們的高度重視。樁基檢測就是在樁基施工完畢后，對樁進行檢測的過程，有檢測完整性，也有檢測抗壓，抗拔，抗水平的力。主要是對工程樁進行樁基檢測，單試樁的樁也很有可能在試樁前進行完整性檢測，再試樁。
2、根據《建筑樁基檢測技術規范》(jgj106-2014)，樁基檢測的主要方法有靜載試驗、鉆芯法、低應變法、高應變法、聲波透射法等幾種。
3、靜載試驗法：這是公認的檢測基樁豎向抗壓承載力最直接、最可靠的試驗方法。但在工程實踐中發現，基準樁的問題有時會被檢測人員所忽視，容易出現基準樁打入深度不足，試驗過程產生位移的問題。
4、靜載實驗可以分為：堆載實驗、錨樁法。
5、鉆芯法：這種方法具有科學、直觀、實用等特點，在檢測混凝土灌注樁方面應用較廣。一次完整、成功的鉆芯檢測，可以得到樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度和樁身完整性的情況，并判定或鑒別樁端持力層的巖土性狀。抽芯技術對檢測判斷的影響很大。某工程先用xy－1型工程鉆機，采用硬質合金單管鉆具，用低壓慢速小泵量及干鉆相結合的鉆進方法，結果采芯率不到70％，芯樣完整性極差，大多呈碎塊；后來改用scz－1型液壓鉆機，采用金剛石單動雙管
6、反射波法：在國內，絕大多數的檢測機構采用反射波法(瞬態時域分析法)檢測樁身完整性，主要原因是其儀器輕便、現場檢測快捷，同時將激勵方式、頻域分析方法等作為測試、輔助分析手段融合進去。當然，低應變法檢測時，不論缺陷的類型如何，其綜合表現均為樁的阻抗變小，而對缺陷的性質難以區分，這是其最大的局限性。
7、高應變法：它的主要功能是判定樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求。高應變法在判定樁身水平整合型縫隙、預制樁接頭等缺陷時，能夠在查明這些“缺陷“是否影響豎向抗壓承載力的基礎上，合理判定缺陷程度，可作為低應變法的補充驗證手段。在某些地區，利用高應變法增加承載力和完整性的抽查頻率，已成為一種普遍做法。
8、聲波透射法：與其他完整性檢測方法相比，聲波透射法能夠進行全面、細致的檢測，且基本上無其他限制條件。但由于存在漫射、透射、反射，對檢測結果會造成影響。涌現的多通道超聲波檢測儀，使得檢測效率成倍的提高。該檢測方法是獲得一組(剖面)聲學數據后，對數據進行分析，剔除異常值后計算平均值(聲速和波幅)，然后再將每個測點的數據與平均值進行比較，超過一定范圍(如波幅下降6db)即認為該點存在缺陷。該檢測方法同樣可應用于地下連續墻、水利壩體的檢測。
9、低應變動測法：低應變動測法是使用小錘敲擊樁頂，通過粘接在樁頂的傳感器接收來自樁中的應力波信號，采用應力波理論來研究樁土體系的動態響應，反演分析實測速度信號、頻率信號，從而獲得樁的完整性。該方法檢測簡便，且檢測速度較快，但如何獲取好的波形，如何較好地分析樁身完整性是檢測工作的關鍵。
10、測試過程是獲取好信號的關鍵，測試中應注意：①測試點的選擇。測試點數依樁徑不同、測試信號情況不同而有所不同，一般要求樁徑在120cm以上，測試3～4點。②錘擊點的選擇。錘擊點宜選擇距傳感器20～30cm處不必考慮樁徑大小。③傳感器安裝。傳感器根據所選測試點位置安裝，注意選擇好粘貼方式，一般有石蠟、黃油、橡皮泥在保證樁頭干燥，沒積水的情況下。④盡量多采集信號。一根樁不少于10錘，在不同點，不同激振情況下，觀測波形的一致性，以保證波形真實且不漏測。
11、超聲檢測法：非金屬超聲檢測儀，是采用超聲回彈綜合法檢測混凝土強度、混凝土內部缺陷的檢測和定位、混凝土裂縫深度檢測(采用優化跨縫檢測方式)混凝土裂縫寬度檢測、自動讀數帶拍照超聲透射法自動檢測、判定樁基完整性(具有一發雙收功能)。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術的缺陷，提供了一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統和監測方法。
2、為了實現以上專利技術目的，本專利技術采取的技術方案如下：
3、一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，包括樁基1、建筑結構件2、樁基1和建筑結構件2內的鋼筋3、沿鋼筋3布設的輕型鎧裝光纜4、das/dts/dss復合調制解調儀器5以及測量和監測數據分析處理計算機6；
4、所述輕型鎧裝光纜4內設有一根高靈敏度單模光纖41、兩根高靈敏度多模光纖43和一根應變光纖44；
5、das/dts/dss復合調制解調儀器5的das信號輸入端、dts信號雙端輸入端和dss信號輸入端分別與輕型鎧裝光纜4內的高靈敏度單模光纖41、高靈敏度多模光纖43和應變光纖44相連接；
6、在樁基1和建筑結構件2開始澆筑水泥前，das/dts/dss復合調制解調儀器5啟動，實時連續監測樁基1和建筑結構件2內的高靈敏度多模光纖43和應變光纖44在水泥澆筑和凝固過程中測量到的沿輕型鎧裝光纜4的溫度和應力變化。
7、作為優選，高靈敏度單模光纖41的尾端裝有消光器42。
8、作為優選，兩根高靈敏度多模光纖43在尾端熔接成u字形，以便進行dts雙端輸入的高精度溫度測量。
9、作為優選，應變光纖44外表面緊密包裹了一層柔性復合材料45，以提高應變光纖44的靈敏度，便于測量和長期實時監測樁基1和建筑結構件2內的應力和應變分布及變化。
10、本專利技術還公開了一種基于上述光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統的監測方法，包括以下步驟：
11、1)將用于地下樁基和建筑結構件安全監測的輕型鎧裝光纜4固定到沿地下樁基1或建筑結構件2延伸方向的鋼筋3上。
12、2)將輕型鎧裝光纜4首端的單模光纖41連接到das/dts/dss復合調制解調儀器5的das信號輸入端，將兩根尾端熔接成u字形的多模光纖43連接到dts信號雙端輸入端，將應變光纖44連接到dss信號輸入端。
13、3)啟動das/dts/dss復合調制解調儀器5進行自檢，確保所有功能正常。
14、4)設置地下樁基1和建筑結構件2在水泥凝固過程中允許的溫度和應變變化的安全閾值。
15、5)向地下樁基1模具和建筑結構件2模具內澆筑水泥，建造地下樁基1或建筑結構件2。
16、6)啟動das/dts/dss復合調制解調儀器5，實時連續采集沿輕型鎧裝光纜4分布的dts和dss信號。
17、7)das/dts/dss復合調制解調儀器5對采集的dts和dss信號進行解調，輸出沿輕型鎧裝光纜4分布的實時溫度和應變數據。
18、8)用實時測量的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：包括樁基(1)、建筑結構件(2)、樁基(1)和建筑結構件(2)內的鋼筋(3)、沿鋼筋(3)布設的輕型鎧裝光纜(4)、DAS/DTS/DSS復合調制解調儀器(5)以及測量和監測數據分析處理計算機(6)；
2.根據權利要求1所述的一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：高靈敏度單模光纖(41)的尾端裝有消光器(42)。
3.根據權利要求1所述的一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：兩根高靈敏度多模光纖(43)在尾端熔接成U字形，以便進行DTS雙端輸入的高精度溫度測量。
4.根據權利要求1所述的一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：應變光纖(44)外表面緊密包裹了一層柔性復合材料(45)，以提高應變光纖(44)的靈敏度，便于測量和長期實時監測樁基(1)和建筑結構件(2)內的應力和應變分布及變化。
5.一種基于權利要求1至4其中一項所述的光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統的監測方法，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：包括樁基(1)、建筑結構件(2)、樁基(1)和建筑結構件(2)內的鋼筋(3)、沿鋼筋(3)布設的輕型鎧裝光纜(4)、das/dts/dss復合調制解調儀器(5)以及測量和監測數據分析處理計算機(6)；
2.根據權利要求1所述的一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統，其特征在于：高靈敏度單模光纖(41)的尾端裝有消光器(42)。
3.根據權利要求1所述的一種光纖地下樁基和建筑結構件安全監測系統...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余剛，許強，王緒本，李天濤，陳娟，高嵩，
申請(專利權)人：成都理工大學，
類型：發明
國別省市：
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