[发明专利]基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及土木工程领域，具体公开了一种基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置及检测方法，包括用于实时测量钢柱结构应变的光纤应变传感模块，用于将光纤传感模块测得的数据进行采集，并将采集数据进行存储，得到钢柱应变值的数据采集和分析模块，用于根据钢柱结构中每个测点的应变值，判断被检测的钢柱结构垂直度是否发生了偏移的检测预警模块，本发明通过多组光纤传感模块实现了装配式钢柱结构垂直度偏差实时监测与信息反馈，能够保证在复杂荷载作用下装配式钢柱结构的稳定性监测，保证了钢柱结构的安全。

技术领域

本发明涉及土木工程领域，尤其是一种基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置及检测方法。

背景技术

近年来高层及超高层建筑物如雨后竹笋般层出不穷，高层钢结构建筑物快速发展。钢框架结构体系具有较高的强度、刚性和抗震性能，在高层、超高层结构中越来越多地得以应用。其中，钢框架结构设计和施工是整个工程的关键。在传统施工工艺中，高层钢框架结构的测量大多采用防线的方式，这样定位施工难度大，且精度难以保证，而且由于钢结构安装是装配式施工，高层建筑施工高空作业多，安装过程中，天气，温度都会对构件吊装，构件焊接及螺栓连接产生影响，造成施工安全和质量风险。钢结构安装过程中经常出现钢柱垂直度偏差，导致最终累积偏差超过规范要求，严重影响建筑结构的安全和使用寿命。如何准确和快速地检测装配式钢柱垂直度是否满足设计要求，对于工程建设至关重要。为此，针对装配式钢柱垂直度偏差控制的安全经济性的问题，亟需一种基于光纤应变监测的装配式钢柱垂直度偏差检测方法。

发明内容

针对上述的所有问题，本发明提供了一种基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置及检测方法。

本发明的方案如下：一种基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测装置，包括用于实时测量钢柱结构应变的光纤应变传感模块，用于将光纤传感模块测得的数据进行采集，并将采集数据进行存储，得到钢柱应变值的数据采集和分析模块，用于根据钢柱结构中每个测点的应变值，判断被检测的钢柱结构垂直度是否发生了偏移的检测预警模块，所述的光线应变传感模块与数据采集和分析模块连接，数据采集和分析模块与检测预警模块连接；光纤应变传感模块分别安装于钢柱结构一侧与两个平行于钢柱结构垂直放置的钢管上。

所述的光纤应变传感模块包括多个光纤应变传感器与光纤线缆，光纤应变传感模块分别安装到钢柱结构一侧与两个平行于钢柱结构垂直放置的钢管上共三处位置，组成一个稳定的测试面，通过光纤线缆连接n个光纤传感器，且三处位置光纤传感器个数相同、高度相同、间距相同，以此组成n组分布式光纤传感器网络。

两个钢管设置在钢柱结构的一侧，且两个钢管与钢柱形成三角形结构。所述的三角形为等腰三角形，钢柱结构到两个钢管的距离相同，上述的钢柱结构均为装配式钢柱结构。

一种利用上述装置的基于光纤的装配式钢柱垂直度偏差检测方法，包括如下步骤，

步骤1）、将光纤应变传感模块分别安装到钢柱结构一侧与两个平行于钢柱结构垂直放置的钢管上共三处位置，形成一个稳定的测试面，通过光纤线缆连接n个光纤传感器，且三处位置光纤传感器个数相同、高度相同、间距相同，以此组成n组分布式光纤传感器网络，每个传感器称为一个通道；

步骤2）、把所有通道汇集，利用光缆将检测现场的数据传输到数据收发器，数据收发器输出与现场传感器对应的多个通道到数据采集和分析模块；

步骤3）、测定每组光纤应变传感器之间的距离，作为检测的初始距离x_1i0、x_2i0；

步骤4）、当装配式钢柱结构受到外部荷载作用时，实时测定每组光纤应变传感器之间的距离x_1i、x_2i，传输到数据收发器；

步骤5）、通过数据采集与分析模块，得到每组光纤传感器之间的变形量值：Δx_1i=x_1i-x_1i0，Δx_2i=x_2i-x_2i0(i=1,2,3…n)；