一种桩基混凝土浇筑的监测方法技术

本发明专利技术涉及一种桩基混凝土浇筑的监测方法，包括以下步骤：1)通过光纤光栅传感器实时测量被测桩基的温度和压力的变化，并分别产生温度和压力的光谱波长变化量；2)通过分析仪解调温度和压力的光谱波长变化量得到温度和压力的变化数据，将此数据传输到计算机监控中心，并通过显示设备显示出来；3)计算机通过有限元软件ANSYS对混凝土浇筑现场待被测桩基建立3D几何模型；4)将温度和压力的变化数据导入到被测桩基的3D几何模型中，得到被测桩基的温度和压力的3D动态模型；5)通过被测桩基的温度和压力的变化数据以及温度和压力的3D动态模型对混凝土浇筑现场桩基进行实时监测。与现有技术相比，本发明专利技术具有直观形象、安全可靠、实时报警等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种桩基混凝土浇筑的监测方法
本专利技术涉及混凝土浇筑领域，尤其是涉及一种桩基混凝土浇筑的监测方法。
技术介绍
在大型混凝土浇筑过程中温度和应变监测一直是目前需要解决的问题，如何有效检测其凝固过程的温度场和应力场的分布特性，对于混凝土浇筑施工的质量极其重要，提高混凝土的浇筑质量对于后期的运行维护以及安全稳定生产都至关重要。因此，对于城市地下变电站施工中的温度和应力的健康监测同样可以作为一个研究性课题。20世纪80年代，光纤传感技术在发达国家得到迅速的发展，各种光纤传感器以其独特的技术优势广泛应用于国防、航空航天、工业、交通运输和日常生活等各个领域。在建筑物基础方向上，Baldwin和WoojinLee等人先后采用光纤传感器对现场桩基试验进行了温度、应变监测，并对监测结果分析了桩的受荷变形、荷载传递等性状。在我国，对光纤光栅传感技术的研究也受到重视，从上世纪70年代末就开始了这方面的研究工作。近年来，光纤传感技术日趋成熟，基于该技术开发的监测仪器不受电磁干扰，耐腐蚀，集成性强，有着良好的精度和稳定性，因而在很大程度上弥补了传统监测技术的不足。光纤传感技术已列入国家重点研究项目，光纤光栅传感技术可广泛应用于各种场合，如桥梁、煤矿、隧道的温度自动报警控制系统，油库、危险品仓库、货轮等的在线动态检测和火灾报警。目前在电力方面，光纤光栅传感器主要运用在智能变电站高压开关柜的内部温度监测，在电力大型工程结构建设中的运用并不多见，同时3D模拟技术在电力行业也很少出现。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直观形象、安全可靠、实时报警的桩基混凝土浇筑的监测方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种桩基混凝土浇筑的监测方法，包括以下步骤：1)通过设置在混凝土浇筑现场桩基上的光纤光栅传感器实时测量被测桩基的温度和压力的变化，并分别产生温度和压力的光谱波长变化量；2)通过分析仪解调温度和压力的光谱波长变化量得到温度和压力的变化数据，将此数据传输到计算机监控中心，并通过显示设备显示出来；3)计算机监控中心根据温度和压力的变化数据，通过有限元分析软件ANSYS对混凝土浇筑现场待被测桩基建立3D几何模型；4)将温度和压力的变化数据导入到被测桩基的3D几何模型中，得到被测桩基的温度和压力的3D动态模型；5)通过被测桩基的温度和压力的变化数据以及温度和压力的3D动态模型对混凝土浇筑现场桩基进行实时监测，并在变化数据超过阈值后报警。所述的步骤1)中光谱波长变化量计算式为：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波长的变化量；λB0为光纤的初始中心波长；ΔT和ε分别是光纤所受温度和应力变化量；neff、α和ψ分别是光纤的光弹系数、热膨胀系数和热光系数，ΔλBΔT和ΔλBε分别为温度和应变引起的中心波长漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1。所述的步骤3)具体包括以下步骤：31)根据实际监测桩基的大小，在有限元分析软件Ansys中设计被测桩基的3D尺寸；32)在有限元分析软件Ansys中的Geometry模块内，根据现场被测桩基混凝土密度、初始热负荷条件以及热交换方式，分别生成被测桩基温度场和应力场的3D几何模型。所述的步骤4)具体包括以下步骤：41)获取被测桩基上的光纤光栅传感器的具体位置，并在3D几何模型中标注出来；42)根据标注出来的光纤光栅传感器位置，将被测桩基温度和压力的变化数据作为载荷添加到3D几何模型的对应位置上；43)实时更新被测桩基的温度和压力的变化数据，重复步骤42)得到被测桩基的温度和压力的动态3D数据模型。所述的分析仪为FBG分析解调仪。所述的光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一、直观形象，本专利技术把光纤光栅传感数据采集系统和3D模拟系统有效地结合在一起，使得现场工作人员更加形象直观的观测到混凝土浇筑情况，使结果更加真实有效。二、安全可靠，通过现场的光纤光栅传感器采集数据，比一般的通过操作人员采集到的数据更加可靠，同时使现场的操作人员的安全得到保障。三、实时报警，根据数据系统和3D系统的双重监控，设计阈值，并且及时进行报警，保证了现场操作的质量。附图说明图1为本专利技术的方法流程图。图2为本专利技术的温度随时间变化曲线图。图3为本专利技术的应力随时间变化曲线图。图4为本专利技术的温度瞬态变化3D模拟图。图5为本专利技术的应力瞬态变化3D模拟图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例：如图1所示，一种桩基混凝土浇筑的监测方法，包括以下步骤：1)通过设置在混凝土浇筑现场桩基上的光纤光栅温度传感器和光纤光栅应变传感器实时测量被测桩基的温度和压力的变化，并分别产生温度和压力的光谱波长变化量，光谱波长变化量计算式为：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波长的变化量；λB0为光纤的初始中心波长；ΔT和ε分别是光纤所受温度和应力变化量；neff、α和ψ分别是光纤的光弹系数、热膨胀系数和热光系数，ΔλBΔT和ΔλBε分别为温度和应变引起的中心波长漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1；2)通过FBG分析解调仪解调温度和压力的光谱波长变化量得到温度和压力的变化数据，将此数据传输到计算机监控中心，并通过显示设备显示出来；3)计算机监控中心根据温度和压力的变化数据，通过有限元分析软件ANSYS对混凝土浇筑现场待被测桩基建立3D几何模型，具体包括以下步骤：31)根据实际监测桩基的大小，在有限元分析软件Ansys设计被测桩基的3D尺寸；32)在有限元分析软件Ansys中的Geometry模块内，根据现场被测桩基混凝土密度、初始热负荷条件以及热交换方式，分别生成被测桩基温度场和应力场的3D几何模型；4)将温度和压力的变化数据导入到被测桩基的3D几何模型中，得到被测桩基的温度和压力的3D动态模型，具体包括以下步骤：41)获取被测桩基上的光纤光栅传感器的具体位置，并在3D几何模型中标注出来；42)根据标注出来的光纤光栅传感器位置，将被测桩基温度和压力的变化数据作为载荷添加到3D几何模型的对应位置上；43)实时更新被测桩基的温度和压力的变化数据，重复步骤42)得到被测桩基的温度和压力的动态3D数据模型；5)通过被测桩基的温度和压力的变化数据以及温度和压力的3D动态模型对混凝土浇筑现场桩基进行实时监测，并在变化数据超过阈值后报警。本系统把温度、应力数据监测系统和三维动态模拟系统两者有效地结合起来，可以更加形象地向现场施工人员展示地下变电站建设大型混凝土浇筑时的各项参数。当显示数据发生突变时，可以及时提醒人员有异常情况出现。大型钢筋混凝土浇筑过程中，利用光纤光栅传感器采集由于温度和应力发生改变引起的光谱波长变化量，然后经过分析解调仪得到相应的数据量，再通过通信光缆上传到计算机监控中心，从人机界面中查看实时数据变化量。此外，在计算机中利用有限元分析软件ANSYS对温度场和应力场建立3D模型，在相应节点加入载荷，载荷量依据已采集的温度和应力数据，然后动态模拟施工现场场景。把采集监测系统和3D模拟系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桩基混凝土浇筑的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过设置在混凝土浇筑现场桩基上的光纤光栅传感器实时测量被测桩基的温度和压力的变化，并分别产生温度和压力的光谱波长变化量；2)通过分析仪解调温度和压力的光谱波长变化量得到温度和压力的变化数据，将此数据传输到计算机监控中心，并通过显示设备显示出来；3)计算机监控中心根据温度和压力的变化数据，通过有限元软件ANSYS对混凝土浇筑现场待被测桩基建立3D几何模型；4)将温度和压力的变化数据导入到被测桩基的3D几何模型中，得到被测桩基的温度和压力的3D动态模型；5)通过被测桩基的温度和压力的变化数据以及温度和压力的3D动态模型对混凝土浇筑现场桩基进行实时监测，并在变化数据超过阈值后报警。

【技术特征摘要】
1.一种桩基混凝土浇筑的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过设置在混凝土浇筑现场桩基上的光纤光栅传感器实时测量被测桩基的温度和压力的变化，并分别产生温度和压力的光谱波长变化量，所述的步骤1)中光谱波长变化量计算式为：ΔλB＝ΔλBΔT+ΔλBε＝cTλB0ΔT+cελB0ε其中，ΔλB是中心波长的变化量；λB0为光纤的初始中心波长；ΔT和ε分别是光纤所受温度和应力变化量；neff、α和ψ分别是光纤的光弹系数、热膨胀系数和热光系数，ΔλBΔT和ΔλBε分别为温度和应变引起的中心波长漂移量，cε＝0.78×10-6(με)-1，cT＝6.67×10-6℃-1；2)通过分析仪解调温度和压力的光谱波长变化量得到温度和压力的变化数据，将此数据传输到计算机监控中心，并通过显示设备显示出来；3)计算机监控中心根据温度和压力的变化数据，通过有限元分析软件ANSYS对混凝土浇筑现场待被测桩基建立3D几何模型，所述的步骤3)具体包括以下步骤：31)根据实...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑思国，刘刚，朱凯，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31