本實(shí)用新型涉及一種海上風(fēng)機(jī)大直徑鋼管樁應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)。適用于基礎(chǔ)工程測試和檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活對于可再生新能源的需求日益增加。風(fēng)能作為當(dāng)前發(fā)展快速、前景看好的新能源之一，受到世界范圍內(nèi)各沿海國家的重視。大力發(fā)展海上風(fēng)電是解決包括中國在內(nèi)的能源緊缺沿海國家能源問題的有效手段。我國東南沿海地區(qū)蘊(yùn)含著極為豐富的海洋風(fēng)能資源，其可開發(fā)的風(fēng)能資源為我國陸地風(fēng)能的3倍，且其與用電負(fù)荷中心的距離更近，能更為便捷地將海上風(fēng)電輸送到東南沿海電力緊缺地區(qū)。根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所發(fā)布的《中國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃路線圖2050》，風(fēng)電將滿足我國17％的電力需求，因此我國海上風(fēng)電的發(fā)展空間很大。

目前，國內(nèi)外海上風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)形式主要包括單樁基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)、浮式基礎(chǔ)和吸力桶基礎(chǔ)等。其中，大直徑鋼管樁基礎(chǔ)由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造過程較短、安裝便捷、受力明確等方面的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于海洋風(fēng)電項(xiàng)目中。我國已建成海上風(fēng)電場中，大直徑單樁基礎(chǔ)占比高達(dá)75％。大直徑鋼管樁的配套測試和檢測系統(tǒng)可以在沉樁施工和風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，對管樁的變形、受力以及損傷進(jìn)行全面的監(jiān)控。因此，針對海洋大直徑鋼管樁的測試和檢測系統(tǒng)對于保障基礎(chǔ)工程的安全運(yùn)行有著極為重要的作用。由于海洋風(fēng)電場基礎(chǔ)工程在其服役期間，不可避免地將要承受風(fēng)、浪、流及風(fēng)暴潮等荷載的作用，鋼管樁測試系統(tǒng)荷載量級將大于陸域的管樁基礎(chǔ)中測試系統(tǒng)的荷載；同時，由于海水和 海底地層的腐蝕性較強(qiáng)，管樁及其測試系統(tǒng)需要更為全面的防腐蝕保護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在問題，提供一種海上風(fēng)機(jī)大直徑鋼管樁應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，能有效的測試大直徑鋼管樁的變形和受力，用以解決現(xiàn)有測試技術(shù)中承受載荷較小和防腐標(biāo)準(zhǔn)較低的問題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種海上風(fēng)機(jī)大直徑鋼管樁應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，具有鋼管樁，其特征在于：在所述鋼管樁兩側(cè)面上沿軸線方向?qū)?yīng)的焊接有銅帶式傳感光纜，該傳感光纜上依次覆蓋有環(huán)氧粘結(jié)劑、金箔紙和以銅帶式傳感光纜為中心焊接于鋼管樁上的角鋼；所述銅帶式傳感光纜中的纖芯通過夾具轉(zhuǎn)接成鎧裝光纜后并引出；所述鎧裝光纜與布里淵光纖解調(diào)儀續(xù)接。

一種海上風(fēng)機(jī)大直徑鋼管樁應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)的施工方法，其特征在于步驟如下：

1、在鋼管樁兩側(cè)面上沿其軸線方向標(biāo)注鋪設(shè)銅帶式傳感光纜的線路，并沿該線路打磨鋼管樁的表面后清掃除塵；

2、將銅帶式傳感光纜平鋪于鋼管樁的打磨面上，并采用電焊機(jī)以定點(diǎn)方式固定；

3、采用環(huán)氧粘結(jié)劑將銅帶式傳感光纜覆蓋，并靜置24小時以牢固粘結(jié)銅帶式傳感光纜與鋼管樁，待環(huán)氧粘結(jié)劑完全固化后，在環(huán)氧粘結(jié)劑表面粘貼金箔紙；

4、以銅帶式傳感光纜為中心線，在鋼管樁表面焊接一條角鋼；

5、采用夾具將銅帶式傳感光纜中纖芯轉(zhuǎn)為鎧裝光纜進(jìn)行保護(hù)引出，并將該鎧裝光纜與布里淵光纖解調(diào)儀續(xù)接；

6、通過布里淵光纖解調(diào)儀對傳感器進(jìn)行率定，通過測量信號在發(fā)射時和接 收時產(chǎn)生的相位差，得到信號傳送時間，計算銅帶式傳感光纜長度的變化，從而得到鋼管樁的應(yīng)變值。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型有效地保護(hù)了光纖電纜，使得該測試系統(tǒng)能夠在風(fēng)、浪和風(fēng)暴潮等大載荷作用下正常運(yùn)行，并能夠抵抗海水等的強(qiáng)腐蝕。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例為一種海上風(fēng)機(jī)大直徑鋼管樁應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，具有鋼管樁1、沿軸線方向?qū)?yīng)的焊接在鋼管樁1兩側(cè)面上的銅帶式傳感光纜2、采用夾具與銅帶式傳感光纜2中纖芯轉(zhuǎn)接的鎧裝光纜4、與鎧裝光纜續(xù)接的布里淵光纖解調(diào)儀3，以及依次覆蓋在銅帶式傳感光纜2上對其進(jìn)行封裝保護(hù)的環(huán)氧粘結(jié)劑5、金箔紙6和角鋼7。其中，角鋼7以銅帶式傳感光纜2為中心焊接于鋼管樁1上。

本實(shí)施例的具體實(shí)施方法如下：

1、在鋼管樁1兩側(cè)面上沿其的軸線方向標(biāo)注鋪設(shè)銅帶式傳感光纜2的線路，并沿該線路打磨鋼管樁1的表面，打磨后對鋼管樁1進(jìn)行清掃除塵，從而有效去除鐵銹，使得銅帶式傳感光纜2能夠更好地與鋼管樁1表面焊接；

2、將銅帶式傳感光纜2平鋪于鋼管樁1的打磨面上，并采用電焊機(jī)以定點(diǎn)方式固定；

3、沿鋪設(shè)線路使用環(huán)氧粘結(jié)劑5將銅帶式傳感光纜2覆蓋，并將環(huán)氧粘結(jié)劑5靜置24小時使其完全固化，使得銅帶式傳感光纜2與鋼管樁1牢固粘結(jié)； 待環(huán)氧粘結(jié)劑5完全固化后，在環(huán)氧粘結(jié)劑5表面粘貼金箔紙6進(jìn)行隔離保護(hù)，防止后續(xù)焊接工作產(chǎn)生的焊渣等將銅帶式傳感光纜2燙傷；

4、以銅帶式傳感光纜2為中心線，在鋼管樁1表面采用焊接方式固定一條角鋼7對銅帶式傳感光纜2進(jìn)行保護(hù)，避免樁土間的動態(tài)摩擦力使銅帶式傳感光纜2、及其保護(hù)層環(huán)氧粘結(jié)劑5和金箔紙6脫落；

5、采用專用的夾具將銅帶式傳感光纜2中纖芯轉(zhuǎn)為高強(qiáng)度的鎧裝光纜4并進(jìn)行保護(hù)引出，然后將鎧裝光纜4與布里淵光纖解調(diào)儀3續(xù)接；

6、通過布里淵光纖解調(diào)儀3對光纖傳感器進(jìn)行率定。鋼管樁1在貫入過程中與周圍土體發(fā)生相互作用，鋼管樁1產(chǎn)生軸向應(yīng)變；通過測量信號在發(fā)射時和接收時產(chǎn)生的相位差，可得到信號傳送時間，計算光纖長度的變化，從而得到應(yīng)變值；基于彈性力學(xué)理論，由應(yīng)變可求得鋼管樁1的樁身應(yīng)力，最終得到樁身軸力，側(cè)向摩阻力和樁端阻力。