基于分布式光纖傳感的智能BFRP筋在樁基監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、因受巖土工程條件、樁-土體系相互作用、現(xiàn)場(chǎng)施工等各種因素的共同影響，樁基礎(chǔ)被認(rèn)為是一種復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)。此外，樁基工程具有高度的隱蔽性，質(zhì)量問題的發(fā)現(xiàn)和處理都比較困難。因此，樁基檢測(cè)成為整個(gè)樁基工程中不可缺少的環(huán)節(jié)，是樁基質(zhì)量和安全的重要保證措施。然而，現(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)如各類應(yīng)變(力)計(jì)等，本質(zhì)上是一種點(diǎn)式傳感器，難以全面反映樁基結(jié)構(gòu)的復(fù)雜受力狀況。為此，本文提出了一種基于分布式光纖傳感技術(shù)的樁基內(nèi)力和變形監(jiān)測(cè)方法。
　　首先，本文介

2、紹了兩類分布式光纖傳感技術(shù)，即基于布里淵散射光的預(yù)泵浦時(shí)域分析技術(shù)(PulsePre-pump Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)和布拉格光纖光柵技術(shù)(Fiber BraggGrating，F(xiàn)BG)。為了適應(yīng)樁基結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境，本文運(yùn)用了一種玄武巖纖維(Basalt Fiber ReinforcedPolymer，BFRP)智能復(fù)合筋，即將分布式光纖傳感器通過合理的方式復(fù)合進(jìn)BFR

3、P筋。同時(shí)，研究了該智能BFRP筋的應(yīng)變和溫度傳感特性，其中光纖的應(yīng)變系數(shù)和溫度系數(shù)分別為0.0497 MHz/με和1.1MHz/℃，光柵(FBG)的應(yīng)變系數(shù)和溫度系數(shù)分別為1.2 pm/με和0.0129nm/℃；并研究了智能BFRP筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，表明對(duì)BFRP筋表面進(jìn)行粘砂處理可以有效改善筋材與混凝土的粘結(jié)性能。
　　然后，基于樁-土相互作用機(jī)理，分別研究建立了豎向承載樁和水平受力樁的各關(guān)鍵參數(shù)(軸力、側(cè)阻力、豎

4、向變形、彎矩及撓曲變形)與分布式應(yīng)變的關(guān)系。其中，引入了“改進(jìn)共軛梁法”對(duì)水平受力樁的撓曲變形進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了兩種計(jì)算模型，并分別完成了小尺寸混凝土模型樁在豎向荷載和水平荷載作用下的模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)中，樁體埋入到填充砂土或粘土的模型箱中來模擬實(shí)際樁基與土體之間的相互作用；在樁體內(nèi)埋設(shè)四種不同類型的智能BFRP筋及普通的應(yīng)變計(jì)，在樁的頂部和中部布設(shè)位移計(jì)，監(jiān)測(cè)、評(píng)估樁結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力和變形特性。試驗(yàn)結(jié)果表明智能BFRP筋測(cè)得