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      預(yù)應(yīng)力管樁承載力測試技術(shù)的研究

      2013-11-06 03:21:32易麗麗
      山西建筑 2013年5期
      關(guān)鍵詞:管樁光柵傳感

      聶 俊 易麗麗

      (1.廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測中心有限公司,廣東廣州 510440;2.北京邁達斯技術(shù)有限公司廣州分公司,廣東廣州 510000)

      0 引言

      預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有質(zhì)量穩(wěn)定可靠、樁身混凝土強度高、耐錘打性好、施工周期短、對環(huán)境影響小、單位承載力造價低等優(yōu)點,近幾年已被廣泛應(yīng)用于建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)工程中[1]。但樁基工程是一種隱蔽性工程,在復(fù)雜地質(zhì)條件下,其施工質(zhì)量控制難度較大,施工不當(dāng)容易產(chǎn)生各種質(zhì)量缺陷,影響樁身的完整性和單樁的承載能力。因此,對樁基成樁質(zhì)量的檢測評估是樁基工程中一項必不可少的工作,也是技術(shù)難度較大的一個環(huán)節(jié)[2]。

      目前,常用的樁基檢測技術(shù)主要包括樁基靜載荷試驗、樁基動測及超聲波檢測等方法[3]。樁基動測以及超聲波檢測等方法作為間接的測試方法,動態(tài)成分高,容易受外界環(huán)境的干擾,很難達到靜載荷試驗的檢測精度,因此,靜載試驗是目前單樁豎向抗壓承載力測試中最常用的方法。在靜載荷試驗中為了測定各級荷載下樁身的應(yīng)變,并了解樁的承載機理,在樁身埋設(shè)各種傳感元件,如鋼筋應(yīng)力計、應(yīng)變片等。但預(yù)應(yīng)力管樁由于混凝土強度高、蒸汽養(yǎng)護、壁薄等特點,以及傳統(tǒng)點式傳感器傳導(dǎo)線的交接處易于接觸不良、斷裂而使檢測點失效、成活率較低等缺點,使得預(yù)應(yīng)力管樁的樁側(cè)摩阻力和樁端承載力的測試工作一直是樁基檢測中的一個難點,因此,引入新的測試技術(shù)對預(yù)應(yīng)力管樁的承載力特性進行研究就顯得十分必要。

      近幾年興起的光纖光柵傳感技術(shù)由于具有本質(zhì)安全、抗電磁干擾、防水防潮、抗腐蝕、耐久性長、體積小、測試精度高及分布式測量等優(yōu)點,可以彌補傳統(tǒng)檢測技術(shù)的缺點,已經(jīng)成為工程檢測中的研究熱點,選擇恰當(dāng)?shù)姆椒梢园压饫w光柵測試技術(shù)應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力管樁的承載力測試中,解決當(dāng)前預(yù)應(yīng)力管樁承載力測試的難題。

      1 光纖光柵傳感技術(shù)的測量原理

      光纖傳感系統(tǒng)的組成原理見圖1。激光器發(fā)出的光在傳感區(qū)域受環(huán)境信號的調(diào)制后經(jīng)過耦合器進入光探測器,調(diào)節(jié)后得出環(huán)境信號。

      圖1中的傳導(dǎo)光纖與傳感光纖為一根光纖,但一般傳感部分都需經(jīng)過特別處理以便光纖只對一種或幾種感興趣的信號敏感,現(xiàn)階段在工程中應(yīng)用的較廣泛的是Bragg光纖光柵傳感器。

      圖1 光纖傳輸原理圖

      Bragg光纖光柵傳感器是利用光纖中摻雜物質(zhì)具有的光敏感性,將光纖在呈周期性分布的紫外激光光場中曝光,在光纖內(nèi)芯形成折射率為n呈周期性分布的三維位相光柵。當(dāng)一束帶寬入射光在纖芯內(nèi)傳輸時,就會在柵距為Λ的位相光柵內(nèi)產(chǎn)生Bragg衍射窄帶光,并且該衍射窄帶光沿原路返回。

      Bragg光柵傳感器就是通過對光纖內(nèi)部寫入的光柵反射或透射Bragg波長光譜的檢測,實現(xiàn)被測對象應(yīng)變的絕對測量,其原理如圖2所示。

      圖2 Bragg光纖光柵應(yīng)變傳感器工作原理

      Bragg光纖反射窄帶光的波長λB滿足Bragg方程:

      當(dāng)光纖產(chǎn)生軸向應(yīng)變ε時,反射窄帶的波長會發(fā)生改變。在忽略溫度影響的前提下,波長偏移量ΔλB與應(yīng)變的關(guān)系滿足下式:

      其中,ρΛ為光纖受力彈性系數(shù);ρn為光纖的光彈性系數(shù)??梢钥闯龉饫w產(chǎn)生的應(yīng)變與反射波波長的偏移量成正比,只要準(zhǔn)確測量出Bragg波長的偏移量ΔλB,就可以計算出纖內(nèi)Bragg光柵的應(yīng)變[4,5]。

      目前,光纖光柵傳感器主要應(yīng)用在大型混凝土工程、航空航天領(lǐng)域和復(fù)合材料、石油化工領(lǐng)域以及巖土工程檢測領(lǐng)域中。其中,民用工程是光纖光柵傳感器應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域,主要集中在橋梁、大壩、隧道等重要結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測。近年來,國內(nèi)許多學(xué)者對光纖光柵傳感器在混凝土工程中的應(yīng)用問題開展了大量的實驗和應(yīng)用研究,如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的歐進萍、周智等人研發(fā)了管式、片式封裝的光纖光柵傳感器,已形成定型產(chǎn)品并在實際工程中進行了應(yīng)用[6]。在巖土工程領(lǐng)域中,光纖光柵傳感器主要應(yīng)用在巖體變形監(jiān)測和錨桿應(yīng)力檢測中。2003年,德國的Hatenberger C S等人開始將光纖光柵用于巖石試件的應(yīng)變測試,并做了對比實驗分析,研究發(fā)現(xiàn),其測試精度會受粘結(jié)劑的影響。在用雙組分環(huán)氧樹脂膠作粘結(jié)劑時,測試精度可達94.2%,采用另外一種粘結(jié)劑時為84.6%[7]。在國內(nèi),武漢理工大學(xué)的姜德生等人將光纖光柵應(yīng)用于錨桿、錨索的研究,并取得了一定的進展[8,9]。西安科技大學(xué)的柴敬等人借助光纖光柵傳感技術(shù)監(jiān)測了錨桿體的應(yīng)力分布,并與電測應(yīng)變片相對照。結(jié)果表明,光纖光柵的測試效果明顯優(yōu)于應(yīng)變片[10]。

      2 光纖光柵在管樁承載力測試中的技術(shù)難點

      根據(jù)光纖光柵應(yīng)變傳感器在其他工程領(lǐng)域的實際應(yīng)用,針對樁基工程的特殊性,研究傳感器在樁基中的布設(shè)方法和保護措施,把光纖光柵傳感器應(yīng)用到樁基承載力的確定試驗中。光纖光柵傳感技術(shù)在樁基測試中的連接如圖3所示,每根光纖上安裝的光纖光柵傳感器不多于15個。

      雖然光纖光柵在理論上非常適合解決管樁承載力測試中遇到的問題,但是如果要實際應(yīng)用到預(yù)應(yīng)力管樁的摩阻力與端承力的測試中,還存在一些問題需要去解決。

      2.1 傳感器的埋設(shè)

      通常光纖光柵傳感器是粘貼在構(gòu)件表面上的,而樁基工程是地下工程,直接粘貼在樁身表面,在施工過程中容易損壞傳感器,因此,對于管樁承載力測試中傳感器的安裝,必須考慮到光纖光柵傳感器的固定和光纖的保護工作,傳感器的埋設(shè)一般為開槽埋設(shè)法和預(yù)埋法。

      1)開槽埋設(shè)。

      利用光纖光柵傳感器體積小,傳導(dǎo)線連接方便的特點,在管樁側(cè)壁選擇2條~3條軸線,在側(cè)壁開寬度、深度均為5 mm的槽,在傳感器埋設(shè)位置開比傳感器稍大一些的工字槽,如圖4所示。開槽之后清潔槽口,把光纖光柵傳感器和傳導(dǎo)光纖均放在槽中,用環(huán)氧樹脂系膠結(jié)劑進行固定,依照此方法安裝另外兩條軸線上的傳感器,使每個測試截面上均有3個傳感器,這樣就可使傳感器與管樁的樁身形成一個整體,并且能夠?qū)渡磉M行準(zhǔn)分布式的測量。

      圖3 光纖光柵傳感技術(shù)在樁基測試中的示意圖

      圖4 開槽安裝光纖光柵傳感器示意圖

      2)預(yù)埋法。

      類似于傳統(tǒng)點式傳感器在混凝土灌注樁樁身應(yīng)力測試中的安裝方法,需要在管樁的制作過程中,把焊接式的光纖光柵傳感器焊接到預(yù)應(yīng)力管樁的鋼筋籠上,再澆筑混凝土。因為鋼筋籠需要進行預(yù)應(yīng)力張拉,故該安裝方法在測試中需要剔除預(yù)應(yīng)力張拉中出現(xiàn)的光纖光柵傳感器的波長變化,得出的值才是試樁中樁基的承載力變化值。并且需要注意光纖光柵傳感器在焊接過程中溫度的控制,以免出現(xiàn)在焊接光纖光柵傳感器的時候把傳導(dǎo)光纖融化,導(dǎo)致安裝失敗。

      2.2 應(yīng)變測試中精度傳遞的問題

      對不同的實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件,選擇合適的安裝方法尤為重要。通過對Bragg光纖光柵傳感器的封裝和安裝,并加以適當(dāng)?shù)谋Wo措施,傳感器與構(gòu)件之間就形成了一層傳力途徑。為了解光纖光柵傳感器與構(gòu)件真實應(yīng)變之間的傳遞方式,需設(shè)計合適的試驗構(gòu)件進行分級加載測試,通過計算和高精度應(yīng)變片的測試對比,建立光纖光柵傳感器與構(gòu)件應(yīng)變值之間的應(yīng)變傳遞表達式。在樁身應(yīng)變測量中,通過這個表達式,可以把實測的值換算成樁身的精確應(yīng)變,以剔除安裝過程中安裝方法及安裝材料等因素對測量精度的影響,得到真實的樁身應(yīng)變值,這樣對計算管樁的樁身摩阻力和樁端承載力可以提供可靠的數(shù)據(jù),提高實驗精度。

      2.3 管樁接頭處傳感器的連接問題

      管樁的施工方法不同于灌注樁,管樁施工需要接樁,一般采用焊接接樁或者法蘭接樁,這就對管樁的樁身應(yīng)力測試帶來了不便,運用Bragg光纖光柵測試管樁樁身內(nèi)力時,在管樁的接頭處,需要預(yù)留傳導(dǎo)光纖的接口,然后在管樁焊接的時候注意保護好光纖,以防溫度過高使光纖熔斷,在管樁連接完成之后,利用光纖熔接機把預(yù)留的傳導(dǎo)光纖對接起來,并保護安裝好之后,才能進行下一步施工,以確保在管樁施工過程中光纖連接的完整。

      [1] 史佩棟.樁基工程手冊[M].北京:人民交通出版社,2010.

      [2] 甘幼琛.當(dāng)前樁基工程質(zhì)量合格控制存在的問題與隨機控制新模式的探討[J].土木工程學(xué)報,2004,37(1):84-91.

      [3] 李素華,吳世明,劉忠孝.工程樁質(zhì)量檢測技術(shù)中的若干問題探討[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2002,21(1):133-135.

      [4] 郭玉彬,葛 璜.光纖Bragg光柵的研究[J].光學(xué)精密工程,1999,7(1):31-38.

      [5] 陳曉梅,李新良,曾 吾,等.用纖內(nèi)Bragg光柵進行動態(tài)應(yīng)變測量的研究[J].航空計測技術(shù),2002,22(6):3-7.

      [6] 趙雪峰,田石柱,周 智,等.基于封裝光纖Bragg光柵傳感器的混凝土應(yīng)變監(jiān)測試驗研究[J].光學(xué)技術(shù),2003,29(4):423-426.

      [7] Hatenberger C S,Marcel Naumann,Gunter Borm.Fiber Bragg grating strain measurements in comparison with additional techniques for rock mechanical testing[J].IEEE sensors journal,2003,3(1):50-55.

      [8] 姜德生,左 軍,信思金,等.光纖Bragg光柵傳感器在水布埡工程錨桿上的應(yīng)用[J].傳感器技術(shù),2005,24(1):72-74.

      [9] 姜德生,梁 磊,南秋明.新型光纖Bragg光柵錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報,2003,25(7):15-17.

      [10] 柴 敬,蘭曙光,李繼平,等.光纖Bragg光柵錨桿應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報,2005,25(1):1-4.

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