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桩基础的成桩完整性是基础工程领域的一个关键问题。本文围绕PHC桩的沉桩监测及其相关技术并结合具体工程,分析了传统沉桩监测方法的缺陷,论述了基于BOTDR的分布式光纤传感技术与基于HFDSD的高频动态应变测量技术应用在PHC桩沉桩监测的可行性及优越性。主要研究成果如下:
(1)系统的总结了PHC桩的工程应用,结合工程上经常遇到的沉桩过程的断桩事件指出了PHC桩沉桩监测的重要性,并指出了传统沉桩监测方法的不足。介绍了基于BOTDR的分布式光纤传感技术和基于HFDSD技术的高频动态应变采集技术的发展和应用。
(2)针对基于BOTDR的分布式光纤传感器的特点,系统的研究了传感光纤的标定技术。研制了光纤传感器标定系统,基于该系统,设计了一套基于BOTDR分布式光纤传感技术的标定方法,并对φ=900μm的尼龙紧套单模传感光纤进行了标定研究,得到了该光纤的传感系数,为BOTDR技术的工程应用提供了科学依据。
(3)首次将基于BOTDR的分布式光纤传感技术应用到了PHC桩沉桩监测领域。系统的阐述了该监测技术的可行性、关键性技术问题以及监测系统的设计。结合工程实例,讨论了分布式光纤传感系统的设计原则和光纤传感器铺设方案,并获得了基于BOTDR的PHC桩沉桩过程的详细数据。该工程实测数据的取得为该技术应用于PHC桩沉桩监测并合理解释沉桩破坏机理提供了宝贵的第一手资料。
(4)将基于HFDSD的桩基高频动测技术应用到了PHC桩沉桩监测领域。论文探讨了基于HFDSD的高频动态应变采集技术的PHC桩沉桩监测应用的优势,并结合工程实例,对传感器的布置、保护作了系统的探讨,并结合获取的数据,分析了PHC桩破坏的原因,获得的结果显示出HFDSD技术能很好的反映出PHC桩在沉桩过程中的瞬时受力状态,是分析PHC桩沉桩破坏机理的十分有效的方法。
(5)论述了基于GIS的PHC桩沉桩监测系统的设计方案。从桩基工程的特点出发,阐述了系统所应具备的功能及其数据流程,提出了该系统的功能框架。该系统的设计方案为监测系统的开发,提供了具体的研究思路。