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摘 要

当所在建筑需要考虑较大的侧向荷载时，水平向承载力也是桩基检测中的一个重要环节。分布式光纤检测技术作为时下一种新兴的桩基检测方法，已被不断应用于桩基础的轴向承载力检测中。本文研究的就是如何运用分布式光纤感测技术对PHC桩在水平荷载作用下的挠度分布情况进行检测。首先介绍了桩的发展情况以及分类情况，其次就几种方法介绍了桩的侧向变形特性，接着阐述了基于光纤感测技术的桩分布式挠度检测基本原理，并对其测量误差进行了理论分析和试验验证，最后结合具体案例，分析其工程应用的可靠性，主要得到以下几点结论：

（1）分布式光纤感测技术在桩基检测中具有重要作用，较之传统检测方法，在检测挠度方面可以获得更全面更详尽的挠度分布情况.

（2）在运用分布式光纤感测技术测挠度时，其误差大小主要受桩计算深度，桩径，仪器测量误差等因素影响。

（3）桩身挠度随着深度的增加逐渐减小，存在一临界深度，在此深度以下桩基不发生侧向变形。该临界深度与桩径，水平荷载大小等因素有关。

关键词：桩基 PHC管桩 水平荷载 挠度 分布式光纤感测技术

Monitoring of deflection of PHC pile based on the distributed fiber optic sensing technology

Abstract

When the building needs to consider the larger lateral load, the horizontal bearing capacity is also an important part of pile detection. Distributed fiber detection technology, as a new method of pile foundation detection, has been applied to the axial bearing capacity of pile foundation. This paper investigates how to use the distributed fiber sensing technology to detect the deflection distribution of PHC pile under horizontal load. Firstly, the development and classification of the pile are introduced. Secondly, the lateral bearing characteristics of the pile are introduced in several ways. Then, the basic principle of pile deflection detection based on fiber sensing technology is described, and the measurement error is analyzed Analysis and experimental verification, and finally combined with specific cases, analysis of the reliability of its engineering applications, mainly to the following conclusions:

(1) Distributed fiber sensing technology plays an important role in the detection of pile foundation. Compared with the traditional detection method, a more comprehensive and detailed deflection distribution can be obtained in detecting the deflection.

(2) When use distributed optical fiber sensing technology to measure the deflection, the error size is mainly affected by pile depth, pile diameter, instrument measurement error and other factors.

(3) The deflection of the pile gradually decreases with the depth. There is a critical depth below which no lateral deformation occurs. The critical depth is related to the pile diameter, horizontal load size and other factors.

Key words: pile foundation;PHC pipe pile;horizontal load;deflection;distributed fiber sensing technology

目录

第一章 绪论 1

1.1桩基概述 1

1.2桩的分类 1

1.2.1按成桩对土体的影响分类 1

1.2.2按承载特性不同分类 2

1.2.3按桩的用途分类 2

1.2.4按成桩材质分类 2

1.2.5按桩的施工工艺分类 3

1.3 PHC桩及其侧向承载力特性 3

1.3.1 m法 4

1.3.2 p-y曲线法 4

1.4桩基检测方法 4

1.4.1单桩竖向抗压静载荷试验 5

1.4.2单桩竖向抗拔静载荷试验 5

1.4.3单桩水平静载荷试验 5

1.4.4桩基的低应变动测 5

1.4.5桩基的高应变动测 5

第二章 光纤原理 6

2.1 分布式光纤感测原理 6

2.2光纤布设方法 7

2.2.1表面浅埋法 7

2.2.2管内植入法 8

2.3传感器的标定 9

2.4感测光缆的分类与选择 10

第三章 误差分析 13

3.1测水平向变形的原理 13

3.2误差产生的原因 15

3.2.1积分公式引起的误差 15

3.2.2. 测得应变值的误差 17

3.2.3 中性面引起的误差 17

3.3 如何降低误差 17

3.4误差分析实例 19

3.4.1 试验方案 20

3.4.2现场试验结果及分析 21

3.4.2试验误差分析 23

3.5测斜管测试标定试验 25

3.5.1试验步骤 25

3.5.2试验结果 26

第四章 工程实例 28

4.1 工程勘察报告 28

4.1.1工程概况 28

4.1.2场地岩土工程条件 29

4.1.3执行的主要技术标准与规范 30

4.2 工程具体光纤布设工艺 30

4.3数据分析处理 31

4.3.1水平荷载~位移关系 34

4.3.2水平荷载~应变关系 36

4.3.3 试验误差分析 37

4.4工程结果分析 38

第五章 小结与展望 39

参考文献 40

致谢 42

绪论

1.1桩基概述

桩基技术的初始阶段包括了自人类有历史记载以来一直到19世纪这很长的一段时间，这段时间里，木桩石桩这些天然材料桩是主要桩型。桩身短，桩径小是这两种桩的主要特点，一般竖直设置这两种桩，以用来传递竖向的荷载。大多设置在土质条件较差的河谷或者洪水冲积形成的地区。采用简单的人工锤打桩。

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