一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置的制作方法

本发明涉及一种板桩受力监测装置，特别涉及一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置。

背景技术：

板桩码头是码头主要结构形式之一，主要由板桩、拉杆、锚碇结构、胸墙(或帽梁和导梁)及码头设备组成，其特点是依靠板桩入土部分的横向土抗力和安设在上部的锚碳结构来保持其整体稳定性除特别坚硬或软弱的地基外均可采用。作为钢板桩码头的主要构件，如果采用钢筋混凝土板桩，由于其耐久性好，用钢量少，造价低，因此广泛采用，但由于强度的限制，一般只适用于水深不大的中小型码头。对于深水码头，要求板桩有较大的抗弯能力，此时可采用圆形钢管桩或组合型钢板桩截面；对于可在陆上施工的深水板桩码头，可采用先成孔后栽桩(或就地浇筑，类似于地下连续墙结构)的板桩结构。

传统的监测手段是在板桩表面布设振弦式应变计之类的点式传感器，安装时传感器需紧贴板桩表面。该类型传感器无法安装在充水的工况下，传感器一旦接触水内部的芯片就会损坏；而且应变传感器为点式测量方法，布点数量多且繁琐。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种敷设自由、结构简单的基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，设置于码头的至少一个板桩上，包括应变监测光缆，所述应变监测光缆沿所述板桩纵向形成至少一个“u”型结构，当所述板桩为多个时，应变监测光缆的“u”型结构呈级联的方式。

本发明技术方案的进一步限定为，当所述板桩为灌注圆柱桩时，所述应变监测光缆捆扎于所述灌注圆柱桩的钢筋笼上。

进一步地，所述应变监测光缆在单个灌注圆柱桩上成双“u”型结构，且双“u”型结构的4个端点在所述灌注圆柱桩的钢筋笼端面上均匀分布。

进一步地，所述应变监测光缆为铠装应变光缆。

进一步地，当所述板桩为钢板桩时，所述钢板桩的表面焊接钢筋，所述应变监测光缆固定设置在所述钢板桩的表面与所述焊接钢筋的夹角位置，所述应变监测光缆呈单“u”型结构。

进一步地，所述应变监测光缆的表面覆盖环氧树脂胶。

进一步地，所述应变监测光缆为非铠装应变光缆。

有益效果：本发明提供的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，基于分布式光纤传感技术的板桩式码头板桩受力监测方法结构简单，安装方便，安监测成本低，并且其测量精度满足工程实际需要；基于分布式光纤传感技术的板桩式码头板桩受力监测方法，较之于传统传感器，光纤本身具有适应性强、耐久性长和测量快捷等优势，同时实现了实时、分布式面的应变监测，扩展了分布式光纤传感技术测量的应用领域。

附图说明

图1为实施例1提供的基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置的立面结构示意图；

图2为实施例1提供的基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置的平面结构示意图；

图3为实施例2提供的基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置的立面结构示意图；

图4为实施例2提供的基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置的平面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤通信技术而产生的新型传感技术，它已光波为载体，光纤为媒质，感知并传输外界的测量信号，其具有抗电磁干扰、耐高温、防腐蚀、抗辐射等优点，并且可移植性与可嵌入性很强，可以满足各种不同的需要。本发明将光纤传感技术应用于初建的板桩式码头的连续板桩的受力监测，进而弥补传统监测手段的不足。

实施例1：

一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，设置于码头的至少一个板桩上，包括应变监测光缆1，所述应变监测光缆1沿所述板桩纵向形成至少一个“u”型结构，当所述板桩为多个时，应变监测光缆1的“u”型结构呈级联的方式。

本实施例中，所述板桩为灌注圆柱桩2时，其立面结构示意图如图1所示，平面结构示意图如图2所示，所述应变监测光缆1为强度较大的铠装应变光缆，从而保证在混凝土凝固期间光纤线路的完整性。应变监测光缆1捆扎于所述灌注圆柱桩2的钢筋笼上，之后再进行混凝土浇筑。所述应变监测光缆1在单个灌注圆柱桩2上成双“u”型结构，且双“u”型结构的4个端点在所述灌注圆柱桩2的钢筋笼端面上均匀分布。

光缆铺设完成后，采用分布式光纤解调设备，进行定期测量。基于布里渊散射的分布光纤传感原理，光纤特有的布里渊频率与所受应变量呈线性关系，因此只需要对所使用的应变光缆进行“应变——频率”的校准，即可以将光缆所受的应变值以其特有的布里渊频率形式得到。

实施例2：

一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，当所述板桩为钢板桩3时，所述钢板桩3的表面焊接钢筋4，所述应变监测光缆1固定设置在所述钢板桩3的表面与所述焊接钢筋4的夹角位置，所述应变监测光缆1呈单“u”型结构。应变监测光缆1的表面覆盖环氧树脂胶。所述应变监测光缆1此时可以选择强度较低、灵敏度较高的非铠装应变光缆。

光缆铺设完成后，采用分布式光纤解调设备，进行定期测量。基于布里渊散射的分布光纤传感原理，光纤特有的布里渊频率与所受应变量呈线性关系，因此只需要对所使用的应变光缆进行“应变——频率”的校准，即可以将光缆所受的应变值以其特有的布里渊频率形式得到。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，设置于码头的至少一个板桩上，其特征在于，包括应变监测光缆（1），所述应变监测光缆（1）沿所述板桩纵向形成至少一个“u”型结构，当所述板桩为多个时，应变监测光缆（1）的“u”型结构呈级联的方式。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，当所述板桩为灌注圆柱桩（2）时，所述应变监测光缆（1）捆扎于所述灌注圆柱桩（2）的钢筋笼（5）上。

3.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，所述应变监测光缆（1）在单个灌注圆柱桩（2）上成双“u”型结构，且双“u”型结构的4个端点在所述灌注圆柱桩（2）的钢筋笼端面上均匀分布。

4.根据权利要求2所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，所述应变监测光缆（1）为铠装应变光缆。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，当所述板桩为钢板桩（3）时，所述钢板桩（3）的表面焊接钢筋（4），所述应变监测光缆（1）固定设置在所述钢板桩（3）的表面与所述焊接钢筋（4）的夹角位置，所述应变监测光缆（1）呈单“u”型结构。

6.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，所述应变监测光缆（1）的表面覆盖环氧树脂胶。

7.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，其特征在于，所述应变监测光缆（1）为非铠装应变光缆。

技术总结
本实用新型公开了本实用新型的一种基于光纤传感技术的码头板桩受力监测装置，设置于码头的至少一个板桩上，包括应变监测光缆。当所述板桩为灌注圆柱桩时，所述应变监测光缆捆扎于所述灌注圆柱桩的钢筋笼上。所述应变监测光缆在单个灌注圆柱桩上成双“U”型结构，且双“U”型结构的4个端点在所述灌注圆柱桩的钢筋笼端面上均匀分布。当所述板桩为钢板桩时，所述钢板桩的表面焊接钢筋，所述应变监测光缆设置在所述钢板桩的表面与所述焊接钢筋的夹角位置，并用环氧树脂胶固定，所述应变监测光缆呈单“U”型结构。本实用新型基于分布式光纤传感技术的板桩式码头板桩受力监测方法结构简单，安装方便，安监测成本低，并且其测量精度满足工程实际需要。

技术研发人员：吴帅;胡德新;邵翰林;接智成;张启灵;史波;李智愚;孙倩
受保护的技术使用者：南京嘉兆仪器设备有限公司
技术研发日：2019.11.30
技术公布日：2020.05.19