fbg传感技术在预制桩高应变检测中应用探究

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1、FBG传感技术在预制桩高应变检测中应用探究　　【摘要】目前在桩基、桥梁等应力应变监测和检测领域中，FBG因其具有精度高、抗电磁干扰能力强、环境适应能力强、使用寿命长等优点，已经成为一种新的先进监测、检测手段，本文介绍了FBG传感技术测试原理和预制桩光纤光栅的植入工艺，并结合具体的工程实例，将传统的高应变检测的应变数据与FBG应变数据进行了对比研究，结果表明：FBG传感测量数据能较好地适用于高应变检测。【关键词】FBG；高应变；桩基检测；预制桩【中图分类号】TU196+.1【文献标识码】BStud

2、yonhighstraindetectionofprecastpileusingFBGsensingtechnologyQiuZhenhong(Shanghaijiangnanarchitecturaldesigninstituteco,.ltdShangHai201800)【Abstract】FBGwhichhastheadvantageofhighprecision,strongabilityofanti-electromagnetic,strongadaptivecapacitytoenv

3、ironment,longservicelife,etchasbecomeanewadvanceddetectionwayinthefieldofpilefoundationand10bridge.ThispaperintroducesthemeasureprincipleofFBGsensingtechnologyandtheimplantationprocessoffibergratingintoprecastpile.Combinedwiththespecificproject,thetr

4、aditionalhighstraindataandFBGstraindataiscompared.TheresultsshowedthatFBGdataissuitableforhighstraindetection.【Keywords】FBG;highstrain;detectionofpilefoundation;precastpile0引言10桩基检测中高应变检测是一项重要检测内容，通过分析应力应变随桩身变化情况分析桩身完整性和桩的承载性状[1-2]。由于采用高应变进行承载力检测具有工期

5、短、成本低、效率高等特点，促进了高应变检测法的推广，但是高应变检测的精度很大程度上与测试传感器有关。传统的电阻式、钢弦式、电感式传感器普遍存在灵敏度差、精度低、抗电磁干扰能力弱，受水腐蚀失真或失效等缺点，难以适应现代工程精确检测的要求。而近年来兴起的光纤光栅传感器则具有精度高、抗电磁干扰、防水防潮、抗腐蚀和耐久性长等特点[3-6]，其体积小、重量轻，便于铺设安装，且不存与监测对象不匹配的问题，对监测对象的材料性能和力学参数等影响较小。另外，光纤光栅传感技术采用光纤进行信号传输，传输损耗小，容易实

6、现远距离信号传输，正好弥补了传统检测技术的不足。本文结合具体的工程实例，将FBG传感器植入检测的预制桩中，同时采集传统的高应变检测应变数据和FBG应变数据，并进行对比研究。结果表明：FBG测量数据可靠，具有较好的适用性。1FBG传感技术测量原理光纤布拉格光栅（FiberBraggGrating,简称FBG）是利用光纤材料的光敏性在纤芯内形成空间相位,光栅其作用的实质是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜，使得光在其中的传播行为得以改变和控制[7]。图1光纤光栅传感器的构造如图1所示，FBG传感器

7、分布在光纤纤芯的一小段范围内，它的折射率沿光纤轴线发生周期性变作者简介：邱正红，1982年出生，男，汉族，重庆潼南县人，工学学士，助理工程师，主要从事岩土工程勘察和基坑设计工作。E-mail：qzh@live.it10化，图中纤芯的明暗变化代表了折射率的周期变化。光纤布拉格光栅是光纤纤芯折射率沿光纤轴向呈周期性变化的一种光栅。目前已有的基于光纤布拉格光栅的各种传感器的工作原理都可以归结为对布拉格光栅中心波长的测量[8-9]，即通过对由外界扰动引起的布拉格光栅中心波长漂移量的测量，得到被测参数；布

8、拉格光栅中心波长与光纤纤芯有效折射率以及光纤光栅长度周期Λ相关[10]即：(1)其中：为布喇格光栅的中心波长；为光纤纤芯的有效折射率；为布喇格传感器光栅的栅距。图2FBG传感器工作原理图显然，宽带光源的输入光谱在通过FBG传感器1后，形成了波谷峰值为的凹陷，而反射光谱则具有波峰。当光栅所在处的光纤产生轴向应变时，栅距变为：(2)此时布喇格波长产生相应的变化，它满足：(3)其中：为有效光弹系数,它的值约为0.22。另外，温度变化会引起光纤折射率的变化，同时也会引起栅距的变化，当温度变化为时，将引起