【技術實現步驟摘要】
本技術屬于土木工程測量領域，尤其涉及一種基于光纖技術的道路沉降計。
技術介紹
1、基礎的沉降會導致道路、橋梁、隧道等結構在服役過程中發生病害甚至產生災變，尤其在我國北方季節性凍土地區，受環境溫度影響較大。在冬季，結構物的基礎內部水分凝冰并發生凍脹現象；而夏天，冰體融化，內部體積縮減產生孔隙并發生融沉現象。由于凍脹融沉是隨機發生的，因此對于上部修建的基礎設施結構物而言，不均勻的沉降將產生道路開裂、橋梁負載增加、隧道襯砌下沉進而坍塌等災難性事故。而基礎由于埋置于結構最下層，病害常常難以發現及維修，因此實時監測結構基礎的沉降以及即時處置和維護，避免結構發生更進一步的災變是十分必要的。
2、隨著光纖傳感技術的發展，光纖傳感器以其抗電磁干擾、耐腐蝕、高絕緣性、測量范圍廣和便于復用成網等優點，在土木工程、航空航天、石油化工、電力、醫療和船舶工業等領域獲得了廣泛應用，其中常見的為光纖光柵傳感器及分布式光纖傳感器。以光纖光柵傳感器為例，當光纖光柵所受的外力發生變化時，光柵處的應變分布隨之變化，改變柵距大小，從而引起光纖光柵中心波長的變化；通過光纖光柵解調設備，可以將中心波長的變化轉換為光功率的變化，通過檢測光功率的變化，可以實現對變形的檢測。
3、然而，基礎沉降發生位置隨機，難以判斷沉降大小以及不均勻性，進而更加難以評估結構內部損傷狀態。傳統的沉降計將觀測點視為一個點，沉降結果僅表征該點的沉降值，而土木工程結構復雜，結構基礎沉降不僅僅是單點，在同點位處亦可發生不均勻的沉降，且現有的沉降計與基礎材料適應性差，探頭需要埋設基
技術實現思路
1、本技術為解決上述技術問題，提供一種基于光纖技術的道路沉降計，在路基沉降下底板下沉，與底板連接的變截面梁發生變形，從而使得布置在變截面梁上的光纖光柵發生變形，以此實現基礎沉降的監測。
2、本技術為解決上述技術問題采用的技術方案是：
3、一種基于光纖技術的道路沉降計，包括沉降計外殼、支撐橫梁、光纖光柵和連接件；所述的沉降計外殼具有能夠沿豎直方向移動和沿水平方向偏斜的沉降底板，所述的支撐橫梁為具有彈性變形和回彈能力的長條形結構，支撐橫梁水平安裝在沉降計外殼內，并處于沉降底板中分面的延伸面上；支撐橫梁與沉降底板之間通過連接件進行連接；所述的光纖光柵居中布置在支撐橫梁上，且光纖光柵的長度方向與支撐橫梁的長度方向保持一致。
4、優選地，所述的連接件為兩根沿著支撐橫梁長度方向且對稱布置在光纖光柵兩側的彈性連接件，每根彈性連接件的拉伸方向均為豎直方向。
5、優選地，所述的沉降計外殼還具有頂蓋和圓形套筒，所述的頂蓋布置在圓形套筒的上端口處，并將圓形套筒的上端口密封；所述的沉降底板設置在圓形套筒的下端口內，并與圓形套筒的內壁為間隙配合。
6、優選地，所述的頂蓋扣在圓形套筒的上端口處，并通過螺釘進行固定連接。
7、優選地，所述的頂蓋與圓形套筒之間設置有密封墊。
8、優選地，所述的圓形套筒內同軸設置有一個環形承載臺，所述支撐橫梁長度方向的兩端分別搭載在環形承載臺上，并通過螺釘進行固定。
9、優選地，在圓形套筒的側壁上開有引線孔，光纖光柵的光纖穿過引線孔并與解調儀的信號輸入端連接，所述的引線孔處做密封處理。
10、優選地，所述圓形套筒的外部設置有搭載面。
11、優選地，所述的支撐橫梁為變截面梁，且沿長度方向截面逐漸減小。
12、優選地，所述的光纖光柵布置有兩根，且分別布置在支撐橫梁的上表面和下表面處。
13、本技術與現有技術相比產生的有益效果是：
14、1、本申請采用光纖光柵作為傳感元件，使得沉降計具有抗電磁干擾，靈敏度高、測試精度高、耐久性強等優點，傳感器可以實現實時動態監測，實時監測的數據可以反映基礎沉降大小，從無到有以及擴展過程的演變規律，滿足了土木工程領域對基礎沉降監測的需求。另外，光纖傳輸損耗小，可實現遠距離遙控監測。再者，光纖光柵絕緣性能好、適用范圍廣且安全可靠，光纖本身是由電解質構成的，無需電源驅動。
15、2、由于光纖光柵對溫度和受力同時比較敏感，本申請按需設置溫度補償光纖光柵，即在變截面梁的上下表面分別布設光纖光柵，其中，受壓光纖光柵受壓后波長會降低，觀測的波長信號實際反應為溫度-受力(假設溫度上升)；受拉光纖光柵受拉后波長會增加，觀測的波長信號實際反應為溫度+受力，因此兩個波長信號在解耦后，可以消除實時測量過程中由溫度(熱脹冷縮)引起的傳感器測量誤差，提高了測量精度。
16、3、本申請的沉降計可以通過取芯和回填掩埋的方式進行安裝，可以對已建成的路基進行監測，同時通過引線孔的引線熔接，可串聯多個沉降計進行準分布式測量，測點可任意分配。
17、4、本申請可實現對橋梁、隧道及路面等結構基礎沉降的感知和監測，沉降計埋入基礎結構內部，在結構長期服役過程中，受荷載和環境的影響，結構在一年四季不同時間段內及長期荷載條件下會發生沉降，由于沉降的作用，帶動底板下沉，變截面梁發生變形，從而光纖光柵發生變形，以此實現基礎沉降監測。當監測區域產生不均勻沉降時，沉降底板將發生傾斜，兩根彈簧受力不一致，故支撐橫梁會發生不均勻變形，傳遞至光纖光柵處，可通過終端處理設備對材料力學方法進行反算，進而計算不均勻沉降的具體情況，因此本申請亦可監測觀測點的不均勻沉降。
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1.一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：包括沉降計外殼(1)、支撐橫梁(2)、光纖光柵(3)和連接件(4)；所述的沉降計外殼(1)具有能夠沿豎直方向移動和沿水平方向偏斜的沉降底板(1-1)，所述的支撐橫梁(2)為具有彈性變形和回彈能力的長條形結構，支撐橫梁(2)水平安裝在沉降計外殼(1)內，并處于沉降底板(1-1)中分面的延伸面上；支撐橫梁(2)與沉降底板(1-1)之間通過連接件(4)進行連接；所述的光纖光柵(3)居中布置在支撐橫梁(2)上，且光纖光柵(3)的長度方向與支撐橫梁(2)的長度方向保持一致。
2.根據權利要求1所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的連接件(4)為兩根沿著支撐橫梁(2)長度方向且對稱布置在光纖光柵(3)兩側的彈性連接件，每根彈性連接件的拉伸方向均為豎直方向。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的沉降計外殼(1)還具有頂蓋(1-2)和圓形套筒(1-3)，所述的頂蓋(1-2)布置在圓形套筒(1-3)的上端口處，并將圓形套筒(1-3)的上端口密封；所述的沉降底板(1-1)設置
4.根據權利要求3所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的頂蓋(1-2)扣在圓形套筒(1-3)的上端口處，并通過螺釘進行固定連接。
5.根據權利要求4所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的頂蓋(1-2)與圓形套筒(1-3)之間設置有密封墊。
6.根據權利要求3所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的圓形套筒(1-3)內同軸設置有一個環形承載臺(1-3-1)，所述支撐橫梁(2)長度方向的兩端分別搭載在環形承載臺(1-3-1)上，并通過螺釘進行固定。
7.根據權利要求3所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：在圓形套筒(1-3)的側壁上開有引線孔(1-3-2)，光纖光柵(3)的光纖穿過引線孔(1-3-2)并與解調儀的信號輸入端連接，所述的引線孔(1-3-2)處做密封處理。
8.根據權利要求3所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述圓形套筒(1-3)的外部設置有搭載面(1-3-3)。
9.根據權利要求1或2所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的支撐橫梁(2)為變截面梁，且沿長度方向截面逐漸減小。
10.根據權利要求1或2所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的光纖光柵(3)布置有兩根，且分別布置在支撐橫梁(2)的上表面和下表面處。
...【技術特征摘要】
1.一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：包括沉降計外殼(1)、支撐橫梁(2)、光纖光柵(3)和連接件(4)；所述的沉降計外殼(1)具有能夠沿豎直方向移動和沿水平方向偏斜的沉降底板(1-1)，所述的支撐橫梁(2)為具有彈性變形和回彈能力的長條形結構，支撐橫梁(2)水平安裝在沉降計外殼(1)內，并處于沉降底板(1-1)中分面的延伸面上；支撐橫梁(2)與沉降底板(1-1)之間通過連接件(4)進行連接；所述的光纖光柵(3)居中布置在支撐橫梁(2)上，且光纖光柵(3)的長度方向與支撐橫梁(2)的長度方向保持一致。
2.根據權利要求1所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的連接件(4)為兩根沿著支撐橫梁(2)長度方向且對稱布置在光纖光柵(3)兩側的彈性連接件，每根彈性連接件的拉伸方向均為豎直方向。
3.根據權利要求1或2所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于：所述的沉降計外殼(1)還具有頂蓋(1-2)和圓形套筒(1-3)，所述的頂蓋(1-2)布置在圓形套筒(1-3)的上端口處，并將圓形套筒(1-3)的上端口密封；所述的沉降底板(1-1)設置在圓形套筒(1-3)的下端口內，并與圓形套筒(1-3)的內壁為間隙配合。
4.根據權利要求3所述的一種基于光纖技術的道路沉降計，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王慶波，劉博，馬憲永，宋洪陽，董澤蛟，于孝晨，李鍇，
申請(專利權)人：黑龍江省交通投資集團有限公司，
類型：新型
國別省市：
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