[发明专利]利用光纤光栅测量土工格栅变形和受力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于土木、水利，电力、交通等工程的土体加筋工作中对土工格栅的变形和受力监测，尤其是涉及一种利用光纤光栅测量土工格栅变形和受力的方法。

背景技术

目前土工格栅广泛用于土木、水利，电力、交通等工程的土体加筋工作中，但是对于土工格栅在土体加筋中的功能发挥情况，由于缺乏有效的测量手段，不能准确定量地对其进行评估，使得土工格栅在土体加筋中的设计只能根据相关规程规范采用经验方法进行设计，过去曾经采用应变计等测量方法尝试对土体中加筋土工格栅的变形和受力进行监测，但是由于传统应变计等监测仪器结构本身刚度远大于加筋土工格栅的刚度，使测量结果与实际情况形成很大的误差，导致最后诸如此类的工程中对土体加筋格栅的变形和受力测量的尝试以失败告终，当前可用于土体加筋格栅变形和受力的测量方法基本为空白。

发明内容

发明目的

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种利用光纤光栅测量土工格栅变形和受力的方法。

技术方案

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用光纤光栅测量土工格栅变形和受力的方法，包括以下步骤：

1)清洁被测土工格栅表面，采用结构胶和捆扎方式将应变传感光纤与被测土工格栅的经栅或纬栅连接在一起，使应变传感光纤和被测测土工格栅的经栅或纬栅成为变形协调一致的整体；在被测土工格栅的经栅或纬栅的相邻经栅或纬栅上铺设温度补偿传感光纤，以对应变传感光纤测值进行温度修正，测量方法结构示意图如图1所示，传感光栅与土工格栅的连接方式如图2所示；

2)制作传感光纤铠装结构根据被测土工格栅的变形特性不同采用不同的光栅填料和护套结构，铠装形成的传感光纤的刚度必须远小于被测土工格栅的刚度，保证捆扎和胶结传感光纤以后的土工格栅刚度不因附加传感光纤而发生大的改变和其结构受力主要由格栅本身承担，传感光纤其结构如图3所示；

3)被测土工格栅上传感光纤铺设完成后采用胶条包裹铺设传感光纤的土工格栅的经栅或维栅，以保护其上布设的传感光纤；

4)将铺设好传感光纤并完成保护结构的土工格栅铺设安装到位，传感光纤光栅一端引出连接好光纤跳线接头以备进入分布式光纤测量系统；

5)传感光纤光栅与连接光缆对接并接入检测仪器，采用目前最先进的分布式光纤传感技术测量土工格栅的应变特性，分布式光纤传感技术可实现自动化测量，通过被测土工格栅应变特性即可逐点计算得到土工格栅的变形特性，结合土工格栅的变形模量计算得到其受力情况。

本发明有益效果在于：

1)采用现有的分布式光纤光栅测量技术应用到土工格栅的变形和受力测量，本发明简便易行、成本低，能够准确测量土工格栅的变形和受力，测量精度满足工程实际测量需要；

2)传感光纤光栅体积小，本发明采用配套特殊加工的传感光纤光栅，铺设安装传感光纤格栅后对被测土工格栅的变形和受力基本不产生影响，测量结果准确反应土工格栅的实际变形和受力状态，且可以采用多组光纤或光栅进行数据对比分析，提高测量精度；

3)扩展了分布式光纤光栅传感技术测量的应用领域。

基于布里渊散射的分布式光纤传感监测技术与常规的监测技术原理不同，它具有分布式、长距离、实时性、精度高和耐久性长等特点，能做到对工程设施的每一个部位进行监测与监控，相比传统监测技术分布式光纤传感技术具有以下特点：(1)光纤光栅集传感器和传输介质为一身，安装方便，易于构成自动化监测系统，性价比高，(2)可以进行光纤沿线任意点空间连续测量，测量距离长、范围大、信息量大，大大降低传统点式方法检测的漏检率，(3)光纤光栅传感器的结构简单，体积小，传感光纤光栅可以根据被测物的需要制作成各种直径(直径1mm～20mm)和不同刚度的分布式光纤光栅传感器，对安装埋设部位的物理性能影响很小，测量灵敏度高，抗电磁干扰、抗雷击，可靠性高。

附图说明

图1、是本发明的土工格栅变形和受力的测量方法结构示意图；

图2、是本发明的光纤格栅与土工格栅连接示意图；

图3、是本发明的传感光纤结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。