一种监测smw工法内插h型钢变形的光纤测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法，在H型钢插入水泥搅拌桩之前，在翼缘和腹板拐角处分别布设两条光纤形成两个U形回路，并用钢板与角钢进行保护，利用布里渊光时域反射技术（BOTDR）测量布设在H型钢上光纤的数据。本方法提高了光纤存活率，实施工程简单，能抗腐蚀，抗干扰，且测试精度高，稳定性好，具有一定的优越性。
【专利说明】—种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种岩土工程领域基坑支护结构的测试方法，具体涉及一种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法。
【背景技术】
[0002]监测SMW工法内插H型钢变形的传统方式是利用测斜仪来监测桩体或桩后土体变形，或者使用应变片，在H型钢的钢板上固定一定数量的应变片。通过对应变计测得数据进行采集和分析，以达到监测的目的。上述几种方法存在一定的局限性:1.传统的测斜测量的方法需要较多的人力，消耗时间长，测斜管易在基坑开挖施工工程中保护不当而导致破坏；2.利用应变计测量桩体变形，应变片粘贴在H型钢，连接引线较多，且容易损坏。3.应变计只能监测H型钢某些点的应变，而不能监测整个H型钢的连续应变。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法。
[0004]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供一种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法，利用光纤传感器和BOTDR光纤传感监测技术对SMW工法内插H型钢应变进行监测，包含以下步骤:
(I)在H型钢的腹板两侧分别布设第一光纤和第二光纤，所述第一光纤紧贴H型钢腹板一侧与翼缘的连接处，并在H型钢的底部呈U形弯曲，所述第二光纤外部套设有硬管，所述硬管紧贴腹板另一侧与翼缘的连接处，并在H型钢的底部呈U形弯曲；
(3)在粘贴第一光纤和第二光纤的部位涂上一层均匀且有一定厚度的AB胶，再涂一层环氧树脂，环氧树脂的目的是为了利于光纤的安放和固定，将单模光纤安放形成U形回路；
(4)第一光纤和第二光纤两端超出H型钢顶部0.5m-lm,然后在第一光纤和第二光纤的裸露部涂设环氧树脂，接着在端口放一棉花团进行保护；
(5)在H型钢翼缘与腹板拐角处用钢板焊接，在腹板底端，用角钢焊接；
(6)按照施工工序，将H型钢插入水泥搅拌桩内，浇筑圈梁；
(6)使第一光纤和第二光纤露出圈梁一定长度,且做好标记；
(7)将第一光纤和第二光纤接入BOTDR数据监测仪器，获取相关数据信息。
[0005]作为优选，为了便于将光纤粘贴固定在指定位置，所述步骤(I)之前对H型钢翼缘和腹板的相交处用砂布进行手动除锈或用砂轮机进行动力除锈。
[0006]作为优选，为了避免光纤在底部折断，所述步骤(I)中对H型钢底部的第一光纤和第二光纤平滑弯曲。
[0007]作为优选，为了避免H型钢插入水泥搅拌桩时由于巨大的摩擦力而导致光纤破坏，所述步骤(5)中钢板、角钢与H型钢焊接形成封闭的腔室。
[0008]作为优选，所述第二光纤为温度补偿光纤。
[0009]作为优选，所述第一光纤为9/125um单模光纤。
[0010]发明原理:在H型钢插入水泥搅拌桩之前，在翼缘和腹板拐角处布设9/125um单模光纤，利用布里渊光时域反射技术(简称B0TDR)测量布设在H型钢上光纤的数据。脉冲激光注入光纤后，与声学声子作用发生布里渊散射，布里渊散射光的频率漂移量与光纤的应变或温度变化有很好的线性关系，依据该线性关系，通过测量光纤中的布里渊频移量就可以实现对光纤应变和温度的测量。
[0011]有益效果:本发明的测试方法采用光纤作为监测SMW工法内插H型钢变形的传感器，应用布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)采集H型钢的变形数据，BOTDR光纤监测技术可以实现光纤应变和温度的测量。本测试方法可用于SMW工法内插H型钢变形的高精度应变监测，具有以下优点:
(1)步骤简单，操作方便，安装方便，易学易用；
(2)测量距离大，分辨率高，可实现温度自补偿功能；
(3)可以获得SMW工法内插H型钢上每一点的变形信息；
(4)用材省，节约资金，性价比良好，有着广阔的发展前景。
[0012]除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的一种监测SMW工法内插H型钢变形的光纤测试方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例中SMW工法内插H型钢的俯视图；
图2是图1的立面剖面图；
图3是图2的左视图
图中:1翼缘，2腹板，3光纤，4钢板，5塑料硬管，6角钢，7搅拌桩。
【具体实施方式】
[0014]实施例:
本实施例应用光纤监测SMW工法内插H型钢变形的安装结构如图1、图2和图3所示，包括H型钢和搅拌桩7，在H型钢的翼缘I的一侧沿着腹板2向下铺设有光纤3，光纤3到达腹板2底端后呈U形弯曲并沿着腹板2向上铺设。在H型钢的翼缘I的另一侧沿着腹板2向下铺设有套了塑料硬管5的光纤3，保证光纤3不受力，到达底端后也呈U形铺设。在光纤3外侧的翼缘I与腹板2之间焊接有钢板，在腹板2的底端焊接有角钢6，形成光纤外部的保护。
[0015]施工时，所需材料包括H型钢、光纤传感器、AB胶、砂布、光纤保护细管、环氧树脂、棉花、钢板、角钢、电弧焊。
[0016]实施过程如下:将需要布设光纤传感器的U型轨道处用砂布打磨，将钢结构表面凸起的部位稍微磨平并做一定的清除工作，接着在表面涂上一层AB胶，主要目的是将钢结构表面填平，并提供一定的粘性，过一段时间，待AB胶固化后，再在AB胶上涂一层环氧树月旨，这样有利于光纤的安放。将一根光纤传感器拉直使之微受力缓慢安放在设定好的U型轨道上，将另一根光纤套入塑料硬管(保证光纤不受力)后安放在U型轨道上，接着继续涂抹一层环氧树脂用来固定。环氧树脂具有较好的粘结强度和耐化学性能，对光纤传感器起到很好的粘接及保护作用。在埋设端口处放置一团棉花起保护作用。将钢板与角钢按附图所示进行焊接，这样就将光纤很好的封闭保护起来，将H型钢插入搅拌桩内，将桩头端光纤各预留出一米的长度，并用光纤保护细管对其进行保护，保护其不受到损坏。使得其与外部设备的连接更加方便有效。将光纤连接到BOTDR光纤数据采集仪上，通过采集光纤上每一点的应变信息，就可以测量出H型钢上每一点的应变。本发明仅通过一根光纤即可监测H型钢上每一点的应变信息，并能够接到BOTDR光纤数据采集仪，实现远程测试H型钢的变形情况。在支护过程中，当SMW工法桩受到挡墙施加的力时，通过BOTDR光纤数据采集仪测量出不同位置的光纤变化情况。
[0017]以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于利用光纤传感器和BOTDR光纤传感监测技术对SMW工法内插Η型钢应变进行监测，包含以下步骤: (1)在Η型钢的腹板两侧分别布设第一光纤和第二光纤，所述第一光纤紧贴Η型钢腹板一侧与翼缘的连接处，并在Η型钢的底部呈U形弯曲，所述第二光纤外部套设有硬管，所述硬管紧贴腹板另一侧与翼缘的连接处，并在Η型钢的底部呈U形弯曲； (3)在粘贴第一光纤和第二光纤的部位涂上一层均匀且有一定厚度的ΑΒ胶，再涂一层环氧树脂，将单模光纤安放形成U形回路； (4)第一光纤和第二光纤两端超出Η型钢顶部0.5m-lm,然后在第一光纤和第二光纤的裸露部涂设环氧树脂，接着在端口放一棉花团进行保护； (5)在Η型钢翼缘与腹板拐角处用钢板焊接，在腹板底端，用角钢焊接； (6)按照施工工序，将Η型钢插入水泥搅拌桩内，浇筑圈梁； (6)使第一光纤和第二光纤露出圈梁一定长度，且做好标记； (7)将第一光纤和第二光纤接入BOTDR数据监测仪器，获取相关数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于:所述步骤(1)之前对Η型钢翼缘和腹板的相交处用砂布进行手动除锈或用砂轮机进行动力除锈。
3.根据权利要求1所述的一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于:所述步骤(1)中对Η型钢底部的第一光纤和第二光纤平滑弯曲。
4.根据权利要求1所述的一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于:所述步骤(5)中钢板、角钢与Η型钢焊接形成封闭的腔室。
5.根据权利要求1所述的一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于:所述第二光纤为温度补偿光纤。
6.根据权利要求1所述的一种监测SMW工法内插Η型钢变形的光纤测试方法，其特征在于:所述第一光纤为9/125um单模光纤。
【文档编号】G01B11/16GK104374331SQ201410657200
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】高磊, 吴克雄, 王猛, 余湘娟 申请人:河海大学