海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统及施工方法技术方案

本发明专利技术涉及一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统及施工方法。本发明专利技术的目的是提供一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统及施工方法，能有效的测试大直径钢管桩的变形和受力，用以解决现有测试技术中承受载荷较小和防腐标准较低的问题。本发明专利技术的技术方案是：一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统，具有钢管桩，在所述钢管桩两侧面上沿轴线方向对应的焊接有铜带式传感光缆，该传感光缆上依次覆盖有环氧粘结剂、金箔纸和以铜带式传感光缆为中心焊接于钢管桩上的角钢；所述铜带式传感光缆中的纤芯通过专用夹具转接成高强度铠装光缆后并引出；所述高强度铠装光缆与布里渊光纤解调仪续接。本发明专利技术适用于基础工程测试和检测技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统及施工方法。适用于基础工程测试和检测

技术介绍
随着我国经济的快速发展，工业生产和日常生活对于可再生新能源的需求日益增加。风能作为当前发展快速、前景看好的新能源之一，受到世界范围内各沿海国家的重视。大力发展海上风电是解决包括中国在内的能源紧缺沿海国家能源问题的有效手段。我国东南沿海地区蕴含着极为丰富的海洋风能资源，其可开发的风能资源为我国陆地风能的3倍，且其与用电负荷中心的距离更近，能更为便捷地将海上风电输送到东南沿海电力紧缺地区。根据国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展规划路线图2050》，风电将满足我国17％的电力需求，因此我国海上风电的发展空间很大。目前，国内外海上风机的基础形式主要包括单桩基础、三脚架基础、重力式基础、浮式基础和吸力桶基础等。其中，大直径钢管桩基础由于其结构简单、制造过程较短、安装便捷、受力明确等方面的优势，广泛应用于海洋风电项目中。我国已建成海上风电场中，大直径单桩基础占比高达75％。大直径钢管桩的配套测试和检测系统可以在沉桩施工和风机运行期间，对管桩的变形、受力以及损伤进行全面的监控。因此，针对海洋大直径钢管桩的测试和检测系统对于保障基础工程的安全运行有着极为重要的作用。由于海洋风电场基础工程在其服役期间，不可避免地将要承受风、浪、流及风暴潮等荷载的作用，钢管桩测试系统荷载量级将大于陆域的管桩基础中测试系统的荷载；同时，由于海水和
海底地层的腐蚀性较强，管桩及其测试系统需要更为全面的防腐蚀保护。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述存在问题，提供一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统及施工方法，能有效的测试大直径钢管桩的变形和受力，用以解决现有测试技术中承受载荷较小和防腐标准较低的问题。本专利技术所采用的技术方案是：一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统，具有钢管桩，其特征在于：在所述钢管桩两侧面上沿轴线方向对应的焊接有铜带式传感光缆，该传感光缆上依次覆盖有环氧粘结剂、金箔纸和以铜带式传感光缆为中心焊接于钢管桩上的角钢；所述铜带式传感光缆中的纤芯通过专用夹具转接成高强度铠装光缆后并引出；所述高强度铠装光缆与布里渊光纤解调仪续接。一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统的施工方法，其特征在于步骤如下：1、在钢管桩两侧面上沿其轴线方向标注铺设铜带式传感光缆的线路，并沿该线路打磨钢管桩的表面后清扫除尘；2、将铜带式传感光缆平铺于钢管桩的打磨面上，并采用电焊机以定点方式固定；3、采用环氧粘结剂将铜带式传感光缆覆盖，并静置24小时以牢固粘结铜带式传感光缆与钢管桩，待环氧粘结剂完全固化后，在环氧粘结剂表面粘贴金箔纸；4、以铜带式传感光缆为中心线，在钢管桩表面焊接一条角钢；5、采用专用夹具将铜带式传感光缆中纤芯转为高强度铠装光缆进行保护引出，并将该铠装光缆与布里渊光纤解调仪续接；6、通过布里渊光纤解调仪对传感器进行率定，通过测量信号在发射时和接收时产生的相位差，得到信号传送时间，计算铜带式传感光缆长度的变化，从而得到钢管桩的应变值。本专利技术的有益效果是：本专利技术有效地保护了光纤电缆，使得该测试系统能够在风、浪和风暴潮等大载荷作用下正常运行，并能够抵抗海水等的强腐蚀。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为图1的A-A剖视图。具体实施方式如图1、图2所示，本实施例为一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统，具有钢管桩1、沿轴线方向对应的焊接在钢管桩1两侧面上的铜带式传感光缆2、采用专用夹具与铜带式传感光缆2中纤芯转接的高强度铠装光缆4、与铠装光缆续接的布里渊光纤解调仪3，以及依次覆盖在铜带式传感光缆2上对其进行封装保护的环氧粘结剂5、金箔纸6和角钢7。其中，角钢7以铜带式传感光缆2为中心焊接于钢管桩1上。本实施例的具体实施方法如下：1、在钢管桩1两侧面上沿其的轴线方向标注铺设铜带式传感光缆2的线路，并沿该线路打磨钢管桩1的表面，打磨后对钢管桩1进行清扫除尘，从而有效去除铁锈，使得铜带式传感光缆2能够更好地与钢管桩1表面焊接；2、将铜带式传感光缆2平铺于钢管桩1的打磨面上，并采用电焊机以定点方式固定；3、沿铺设线路使用环氧粘结剂5将铜带式传感光缆2覆盖，并将环氧粘结剂5静置24小时使其完全固化，使得铜带式传感光缆2与钢管桩1牢固粘结；
待环氧粘结剂5完全固化后，在环氧粘结剂5表面粘贴金箔纸6进行隔离保护，防止后续焊接工作产生的焊渣等将铜带式传感光缆2烫伤；4、以铜带式传感光缆2为中心线，在钢管桩1表面采用焊接方式固定一条角钢7对铜带式传感光缆2进行保护，避免桩土间的动态摩擦力使铜带式传感光缆2、及其保护层环氧粘结剂5和金箔纸6脱落；5、采用专用夹具将铜带式传感光缆2中纤芯转为高强度铠装光缆4并进行保护引出，然后将高强度铠装光缆4与布里渊光纤解调仪3续接；6、通过布里渊光纤解调仪3对光纤传感器进行率定。钢管桩1在贯入过程中与周围土体发生相互作用，钢管桩1产生轴向应变；通过测量信号在发射时和接收时产生的相位差，可得到信号传送时间，计算光纤长度的变化，从而得到应变值；基于弹性力学理论，由应变可求得钢管桩1的桩身应力，最终得到桩身轴力，侧向摩阻力和桩端阻力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统，具有钢管桩(1)，其特征在于：在所述钢管桩(1)两侧面上沿轴线方向对应的焊接有铜带式传感光缆(2)，该传感光缆上依次覆盖有环氧粘结剂(5)、金箔纸(6)和以铜带式传感光缆为中心焊接于钢管桩(1)上的角钢(7)；所述铜带式传感光缆(2)中的纤芯通过专用夹具转接成高强度铠装光缆(4)后并引出；所述高强度铠装光缆(4)与布里渊光纤解调仪(3)续接。

【技术特征摘要】
1.一种海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统，具有钢管桩(1)，其特征在于：在所述钢管桩(1)两侧面上沿轴线方向对应的焊接有铜带式传感光缆(2)，该传感光缆上依次覆盖有环氧粘结剂(5)、金箔纸(6)和以铜带式传感光缆为中心焊接于钢管桩(1)上的角钢(7)；所述铜带式传感光缆(2)中的纤芯通过专用夹具转接成高强度铠装光缆(4)后并引出；所述高强度铠装光缆(4)与布里渊光纤解调仪(3)续接。2.一种如权利要求1所述的海上风机大直径钢管桩应力应变测试系统的施工方法，其特征在于步骤如下：2.1、在钢管桩(1)两侧面上沿其轴线方向标注铺设铜带式传感光缆(2)的线路，并沿该线路打磨钢管桩(1)的表面后清扫除尘；2.2、将铜带式传感光缆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淼军，汪明元，单治钢，狄圣杰，杜文博，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33