[发明专利]基于FBG系统的斜PHC方桩轴向-弯曲变形的联合监测方法

说明书

本发明一种基于FBG系统的斜PHC方桩轴向‑弯曲变形的联合监测方法，包括S1、根据斜PHC方桩安装时的倾斜方向分析斜PHC方桩的受力特点，并确定斜PHC方桩受到水平载荷和竖向载荷的方向；S2、根据步骤S1中获得的斜PHC方桩的受力特点确定监测点的位置和数量，监测点沿PHC方桩轴向布置；S3、在斜PHC方桩受到水平载荷的两个相对侧面上监测点对应的位置，以斜PHC方桩的轴线为对称轴对称设置两个FBG传感器；在斜PHC方桩剩余两个侧面的任意一个侧面上监测点对应的位置设置一个FBG传感器，同一监测点处横截面上的三个FBG传感器的几何中心共面。该方法能够实现同一监测点处的轴向变形和弯曲变形的联合监测。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种基于FBG系统的斜PHC方桩轴向-弯曲变形的联合监测方法。

背景技术

斜PHC方桩被广泛应用于港口、码头、桥梁等工程中，在使用过程中容易受到由于地震、冲击、撞击等引起的水平载荷以及由于自重产生的竖向载荷，因此研究斜PHC方桩的弯曲和轴向变形对于桩基监测具有重要意义。

FBG光纤光栅传感系统(简称FBG系统)由于具有防潮、耐腐蚀、灵敏度高、检测信号稳定等优点，被广泛应用于桩基检测中。FBG系统主要包括数据解调仪和串联式的多个FBG传感器，FBG传感器用于采集监测点处反射光的波长，并将采集的数据传输至数据解调仪；数据解调仪根据采集的数据计算得到监测点处的应变。

申请号为201210476519.8的文献公开了一种PHC管桩试桩应力、应变检测的方法，该方法只在PHC管桩的一个侧面上布置FBG传感器，只能检测PHC管桩的轴向变形，而不能检测弯曲变形，因此并不能全面检测PHC管桩的变形状态。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于FBG系统的斜PHC方桩轴向-弯曲变形的联合监测方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种基于FBG系统的斜PHC方桩轴向-弯曲变形的联合监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、根据斜PHC方桩安装时的倾斜方向分析斜PHC方桩的受力特点，并确定斜PHC方桩受到水平载荷和竖向载荷的方向；

S2、根据步骤S1中获得的斜PHC方桩的受力特点确定监测点的位置和数量，监测点沿PHC方桩轴向布置；

S3、在斜PHC方桩受到水平载荷的两个相对侧面上监测点对应的位置，以斜PHC方桩的轴线为对称轴对称设置两个FBG传感器；在斜PHC方桩剩余两个侧面的任意一个侧面上监测点对应的位置设置一个FBG传感器，同一监测点横截面上的三个FBG传感器的几何中心共面，FBG传感器采集FBG传感器所在位置的反射光波长，并将采集的数据传输至FBG系统的数据解调仪；数据解调仪根据公式(1)和(2)计算得到斜PHC方桩在FBG传感器所在位置的应变ε；

Δλ＝λ₁-λ₀ (1)

式中，Δλ表示反应光的波长偏移量；λ₀表示斜PHC方桩未受到载荷时，FBG传感器所在位置的反射光的初始波长；λ₁表示斜PHC方桩受到载荷后，FBG传感器所在位置的反射光的波长；ξ表示FBG传感器的反应光栅的光学参数；

设定在同一监测点处斜PHC方桩受到水平载荷的两个侧面的应变分别为ε_a和ε_b，并根据公式(3)计算得到斜PHC方桩在该监测点处的弯曲应变Δε，即斜PHC方桩在此监测点处的弯曲变形；

斜PHC方桩剩余两个侧面的任意一个侧面上的FBG传感器所在位置的应变即为斜PHC方桩在相应监测点处的轴向变形。