基于弱光栅阵列的海上钢管桩监测技术研究

来源 :苏州科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tlling06990702
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钢管桩基础在土木工程领域运用广泛,近年来常用于近海风机基础。海上钢管桩在打桩静载运行期内均会受到多方面因素影响,其受力与变形状态复杂且直接影响上部结构的施工与运行安全,因此海上钢管桩的质量监测是桩基工程中重要的监测内容之一。传统桩基内力监测方式以点式监测为主,不适用于海上钢管桩。随着光纤感测技术在工程领域的不断发展,为海上钢管桩基础的监测提供了新的监测手段。目前在海上钢管桩质量监测中应用较为广泛的准分布式光纤感测技术与全分布式光纤感测技术仍存在一定的局限。近年来,弱光栅光纤传感技术凭借其远距离、多测点、成本低、即时监测、铺设简便等优点,开始应用于实际工程中。本文基于弱光栅技术,以海上钢管桩的变形监测为研究内容,采用理论分析、室内试验及实际工程相结合的方法进行研究。首先通过应变系数确定、回弹试验、弹性模量试验、长期稳定性试验等方面进行弱光栅标定试验。其次通过室内钢梁弯曲变形试验研究弱光栅在钢梁上的应变和挠度的变化并进行对比分析验证弱光栅的准确性。最后将其应用到实际工程中通过静载荷试验来验证弱光栅的可行性,并对钢管桩的承载能力进行分析研究。本文所完成的主要工作和取得的主要成果包括:(1)阐述了课题的研究背景、传统桩基检测技术的研究现状以及桩基传感技术的现状,对弱反射布拉格光栅技术原理及设备进行介绍。(2)进行弱光栅感测光缆性能评估研究。对不同弱光栅感测光缆进行拉伸试验,结果表明当应变系数取845με/nm时,弱光栅感测光缆的相对误差均不超过5%。对于不同封装方式的弱光栅感测光缆进行回弹性能测试时,回弹量与实测值之间的相对误差逐渐减小至10%以内。对不同的弱光栅感测光缆进行弹性模量试验中发现光缆的弹性模量均不超过400N/mm~2远小于钢材的弹性模量,极易与钢结构变形协调。在长期稳定性试验中对弱光栅光缆进行11h的稳定性检测,其应变差值在±5με以内,有较好的稳定性。(3)通过室内模型试验,进行钢梁弯曲变形试验研究。设计钢梁变形试验,在梁上下翼缘对称布设两种不同封装方式的弱光栅感测光缆各两根以及一根分布式应变感测光缆进行对比分析。通过应变分析可得J型光缆的应变相对误差平均值为5.0%而K型光缆的应变相对误差平均值为8.6%,由此可得封装方式对应变监测结果影响不大。分别用共轭梁法、二次积分法计算构件的挠度值并与千分表进行对比,结果表明两种方式所计算得出的钢梁变形与实测值误差均能保持在10%以内,从而验证弱光栅应用于钢材变形的可行性。(4)弱光栅感测光缆海上钢管桩监测。进行大型钢管桩承载力研究,通过静载荷试验,观测弱光栅波长变化并进一步计算钢管桩桩身的内力变化。通过水平静载荷试验可知,桩深应变先随着桩深增加而增加至埋深25m后应变随桩深增加而减小直至埋深40m后桩身不再受水平推力影响并通过弱光栅计算挠度与位移计实测值对比可得两者平均误差仅为16mm,相对误差在5.8%。通过竖向静载荷试验可计算出在埋深40m处应变有明显变化这与实际钢管板厚的变化相符,桩端阻力与侧摩阻力的变化可得此桩为端承摩擦桩。并由此得出桩顶沉降量与桩身压缩量和桩端沉降量的实际变化情况。从实际工程中进一步验证弱光栅感测光缆在实际工程中的可行性。
其他文献
目的:分析中药归脾汤治疗功能性子宫出血的临床效果。方法:选取2020年4月—2022年4月我院收治的58例功能性子宫出血患者作为研究对象,随机分为常规组和观察组,各29例。治疗用药分别为西药米非司酮片、中药归脾汤,分析治疗效果。结果:疾病指标,观察组治疗后良好(P<0.05);生化指标,观察组治疗后比对常规组可见优势(P<0.05);不良反应,观察组具有较低发生率(P<0.05);预后一年,观察组
期刊
近年来,城市地面空间日益紧张,“城市病”问题日益严重,地下空间开发成为城市寻求发展的必然途径,对解决城市病、推动城市空间结构的优化与可持续发展具有重要意义。地质环境是影响地下空间开发的决定性因素,同时国家加强地质调查工作,要求查明城市地质条件,因此,进行地下空间开发的地质环境适宜性评估至关重要。本研究以苏州观前街区为实际案例,对研究区的地下空间开发进行了地质环境适宜性评价研究,有助于指导研究区地下
学位
视觉传感器是现代自动化设备中非接触检测的核心器件之一,其品质优良的成像是高精度检测的保障。然而视觉传感器在实际工况中往往会受到各种干扰而只能获取含有噪声的图像。针对图像去噪领域的研究现状,本文在传统稀疏模型的基础上提出了两种改进的算法,并搭建了应用场景测试它们的实用价值;主要研究内容包括:(1)针对残差特征提取的问题,提出了一种结合多级去噪结构和多种字典优化技术的多级稀疏去噪算法。通过对追踪算法的
学位
我国城镇化的快速推进和大规模基础设施建设的开展产生了大量建筑废弃物。建筑废弃物的随意堆放不仅占用土地,而且污染环境。同时,天然砂石资源日益短缺,过度开采,破坏了生态环境。因此,将旧混凝土骨料(以下称RCA)在道路工程中进行资源化利用,是一举两得的碳中和环境保护技术。根据已有的研究可以发现,将旧混凝土骨料用在水泥稳定碎石基层中,是一种可行的技术。但RCA具有较高的吸水率和压碎值,这会导致水泥稳定再生
学位
框架结构是建筑物中最常用的结构体系之一,它不仅被广泛应用于低层建筑中,还被广泛应用于高层建筑中,研究结构的动力特性具有重要的意义。建筑结构的动力特性分析往往需要得到结构自身的固有频率及相应振型,因而分析框架结构的动力特性是工程设计中必不可少的环节。本文基于改进傅里叶级数法(简称为“IFSM”),即采用傅里叶级数与辅助函数的形式来表示结构的位移函数,以改善边界位移导致的不连续问题;继而表示出结构系统
学位
曲线梁桥因为其自身优点在高速公路、城市快速路,互通式立交桥、高架桥等中被频繁采用,造型上能给城市的发展带来了活力与便利并给人以美的享受。曲线钢箱梁由于箱梁薄壁结构特性以及曲率的影响,截面在发生竖向弯曲时会产生“弯-扭”耦合作用,有明显的剪力滞效应及翘曲现象,空间受力复杂。同时由于钢箱梁结构材料自重相对较轻,用于独柱墩时桥梁整体抗倾覆能力相对较弱。本文依据苏州市某互通式立交匝道桥一单跨简支曲线钢箱梁
学位
随着光子信息技术的不断发展,光学传感器得到迅速发展和广泛应用,全光纤结构系统的优势日益显著,易集成和高性能的全光纤结构器件成为研究热点。金属表面的等离子体共振(SPR)效应能够在纳米尺寸下对光进行调制,拓宽了传统光学器件的检测极限和应用场景。光纤传感器具有体积小、结构简单、抗电磁干扰等优点。通过处理使其表面的倏逝波与金属表面的等离子体波形成共振,进行能量的耦合和转移,以此来检测金属表面介质的折射率
学位
战斗部威力试验需要在爆炸区域设立多个钢板靶或木板靶,试后人工检查破片着靶尺寸、数量、类型、位置等,以此评判破片群的飞散特性参数、空间分布参数,这些参数对评估战斗部作战威力和目标毁伤效能具有重要意义。本文以静爆场试验打击到钢板靶上的破片着靶图像为研究对象,采用图像处理方法,研究了破片着靶图像目标检测对破片进行参数测试的方法。该方法包括靶板图像预处理、破片着靶图像识别和破片着靶图像分类,主要工作有以下
学位
波纹钢腹板组合梁能够充分发挥波纹钢和混凝土两种材料的优势,有较大的刚度和较高的承载能力,还具有截面尺寸小、易于在施工时浇筑混凝土、施工速度快等优点。随着科技的发展,人们对建筑的安全性能和使用要求日渐提高。目前,对波纹钢腹板组合梁的研究多集中于常温下组合梁的受力性能方面,然而对其在火灾高温下的抗火性能方面还缺乏必要的认识。因此,为了推进波纹钢腹板组合梁的工程应用,有必要对其进行抗火性能进行深入研究。
学位
梁柱端板连接节点是一种具有良好延性和耗能能力的半刚性连接形式,在门式刚架及钢框架结构中得到了广泛应用。随着建筑设计理念的创新,传统钢结构的梁与柱正交相连已不能满足设计需求,公共建筑中梁柱大角度斜交的情况越来越多,如洛杉矶国际机场(LAX)航站楼主体框架顶层结构的梁柱斜交狗骨式连接节点等。对于大角度梁柱斜交结构,现有规范条款并未对其作出规定,国内外学者对斜交节点也缺乏系统研究。基于此,本文通过试验和
学位