[发明专利]一种静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置

权利要求书

1.一种静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置，其特征在于主体结构包括高强预应力混凝土管桩、光纤Bragg光栅传感器、铠装光缆、数据采集系统和桩身钻孔；采用静压法施工的高强预应力混凝土管桩内切割制有浅槽，光纤Bragg光栅传感器和铠装光缆按准分布式熔接串联，串联的光纤Bragg光栅传感器和铠装光缆植入高强预应力混凝土管桩的浅槽内并用环氧树脂混合液进行封装保护，光纤Bragg光栅传感器在高强预应力混凝土管桩的位置根据需要测试的土层标高进行布设；高强预应力混凝土管桩的顶部内侧开制有桩身钻孔，铠装光缆通过桩身钻孔引出与数据采集系统连通，数据采集系统采用市售的光纤光栅解调仪。

2.根据权利要求1所述的静压高强预应力混凝土管桩桩身应力测试装置，其特征在于完成应力测试的具体工艺过程为：

（1）、在高强预应力混凝土管桩的外壁沿轴线划一直线，然后沿划好的直线切割浅槽，并根据测试岩土层的位置在浅槽内确定光纤Bragg光栅传感器的植入位置，光纤Bragg光栅传感器距离高强预应力混凝土管桩的两端均留出25cm的距离，避开高强预应力混凝土管桩的金属端头板；

（2）、根据光纤Bragg光栅传感器的位置，将光纤Bragg光栅传感器与铠装光缆按准分布式熔接串联起来，在浅槽内植入串联好的光纤Bragg光栅传感器后用环氧树脂混合物封装保护，铠装光缆通过桩身钻孔引出；

（3）、串联好的光纤Bragg光栅传感器后用环氧树脂混合物封装两个小时后，检查光纤Bragg光栅传感器的成活率，成活率不低于90%；

（4）、用回转吊车起吊高强预应力混凝土管桩，使高强预应力混凝土管桩落入静力压桩机的夹桩机孔中进入工作位置，并将桩身钻孔引出的铠装光缆接入数据采集系统，检查设备连接是否完好；

（5）、静力压桩机的桩箍将高强预应力混凝土管桩夹紧，依靠静力压桩机的压桩油缸活塞实现高强预应力混凝土管桩的贯入，在贯入过程中记录光纤Bragg光栅传感器的波长变化和静力压桩机的压桩力，利用公式Δλ_B=Δλ_B^ε+Δλ_B^t=λ_B（Κ_εΔε_x+Κ_tΔt）反算高强预应力混凝土管桩的应力变化，从而得到高强预应力混凝土管桩的桩身轴力、侧摩阻力和桩端阻力，其中，Δλ_B为应变和温度共同作用时光纤Bragg光栅传感器中心波长变化量；Δλ_B^ε为光纤Bragg光栅传感器受到拉力或者压力作用时，中心波长变化量；Δλ_B^t为温度发生变化时，光纤Bragg光栅传感器中心波长变化量；λ_B为不受外力、温度为0时光栅的初始波长；Κ_ε为光纤Bragg光栅传感器应变灵敏系数；Δ_εx为轴向应变改变量；Κ_t为光纤Bragg光栅传感器温度敏感系数；Δ_t为温度变化量。