[发明专利]一种高铁桥梁桩基长期动态响应监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种高铁桥梁桩基长期动态响应监测系统及监测方法，监测系统包括桩基钢筋笼组件、传感主筋组件、监测组件、太阳能电池板、光纤光栅无线解调仪、无线发射器、数据处理与分析系统、气象监测站和客户端；本发明将高强度定点密集分布式应变传感光缆、密集分布式温度监测光缆封装在传感主筋单元上形成传感主筋组件。在太阳能电池板的供电下，光纤光栅无线解调仪和气象监测站工作并通过无线发射器将测得的列车荷载下的桩基轴力、桩基侧摩阻力和桩基温度传送至数据处理与分析系统进行监测分析，并采用SQLite数据库进行数据保存，在客户端系统查看上述数据的实时变化。本发明通过在多节钢筋笼沉桩过程中快速布设监测系统，实现了长期、准确、实时地监测桥梁桩基在列车荷载作用下的动态响应。

技术领域

本发明涉及岩土工程领域中的桩基监测系统，尤其涉及一种高铁桥梁桩基长期动态响应自动化监测系统及监测方法。

背景技术

在当前高速铁路飞速发展的时代，桩基础被广泛应用于高速铁路桥梁建设中。随着高铁列车速度的不断提升及高速铁路向西部高海拔地区不断延伸，对桩基工程的建设又提出了新的挑战。

高铁桥梁桩基以钻孔灌注桩为主，由于长度原因大多由多节钢筋笼拼装而成。目前对于桩基础的静力分析已经较为成熟，而对桩基的动力分析主要集中在抗震和机器基础的动力分析上。列车动荷载与通常动力机器基础的动荷载和地震荷载存在着明显的区别，并且这方面的研究比较少，更缺乏有效的手段对其运营过程中的长期动态响应进行监测，尤其是在高寒高海拔地区的高铁桥梁桩基长期动态响应自动化监测未见相关记载。因此，桩基础在高速列车荷载作用下的动力特性研究具有重要的理论研究价值和工程实际意义。

与桩基静载试验一样，工程现场的桩基动载监测目前也主要采用钢筋应力计和电阻式应变片等传统测试方法，这些方法存在以下不足：(1)采用点式监测，容易漏检关键部位；(2)在一些恶劣野外环境中存活率较低；(3)耐久性差，使用年限较短；(4)集成化和自动化程度低，人工成本较高；(5)智能化程度较低，对数据的处理和回馈不及时，且无法实现长期动态自动化监测。

因此，如何长期有效地监测高寒高海拔地区的高铁桥梁桩基在列车动荷载作用下的变形响应，成为工程界研究的热点与难点。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种高铁桥梁桩基长期动态响应监测系统及监测方法，通过得出列车荷载作用下的桩基轴力、桩基侧摩阻力和桩基温度数据后进行监测分析，做出桩基轴力、桩基侧摩阻力和桩基温度的连续分布图；并采用SQLite数据库进行数据保存，在客户端系统查看桩基轴力、桩基侧摩阻力和桩基温度的实时变化，本发明实现了在多节钢筋笼沉桩过程中快速一体化布设监测系统，以及实时、长期、准确、自动监测高铁桥梁桩基在列车荷载作用下的动态响应。

技术方案：本发明高铁桥梁桩基长期动态响应监测系统对列车荷载作用下的桩基动态响应进行监测；该监测系统包括桩基钢筋笼组件、传感主筋组件、监测组件、太阳能电池板、光纤光栅无线解调仪、无线发射器、数据处理与分析系统、气象监测站和客户端系统；

监测组件包括密集分布式应变传感光缆、密集分布式温度监测光缆和光缆缠绕与保护装置；

桩基钢筋笼组件包括底层钢筋笼、中间层钢筋笼和上层钢筋笼；

传感主筋组件包括多个传感主筋单元；传感主筋单元侧面开设有应变光缆槽和温度光缆槽；应变光缆槽和温度光缆槽内设有光缆封装单元；

密集分布式应变传感光缆内分布有多个光纤光栅监测点；

密集分布式温度监测光缆包括多个串联的密集分布式温度计。

光缆封装单元包括封装咬合构件和自锁齿，自锁齿设在应变光缆槽和温度光缆槽内。

封装咬合构件包括挡板和咬合齿，咬合齿分布在挡板上，咬合齿与应变光缆槽和温度光缆槽内的自锁齿咬合封装。