海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統的製作方法

2023-06-01 21:38:52 1

本實用新型涉及一種海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統。適用於基礎工程測試和檢測技術領域。

背景技術：

隨著我國經濟的快速發展，工業生產和日常生活對於可再生新能源的需求日益增加。風能作為當前發展快速、前景看好的新能源之一，受到世界範圍內各沿海國家的重視。大力發展海上風電是解決包括中國在內的能源緊缺沿海國家能源問題的有效手段。我國東南沿海地區蘊含著極為豐富的海洋風能資源，其可開發的風能資源為我國陸地風能的3倍，且其與用電負荷中心的距離更近，能更為便捷地將海上風電輸送到東南沿海電力緊缺地區。根據國家發改委能源研究所發布的《中國風電發展規劃路線圖2050》，風電將滿足我國17％的電力需求，因此我國海上風電的發展空間很大。

目前，國內外海上風機的基礎形式主要包括單樁基礎、三腳架基礎、重力式基礎、浮式基礎和吸力桶基礎等。其中，大直徑鋼管樁基礎由於其結構簡單、製造過程較短、安裝便捷、受力明確等方面的優勢，廣泛應用於海洋風電項目中。我國已建成海上風電場中，大直徑單樁基礎佔比高達75％。大直徑鋼管樁的配套測試和檢測系統可以在沉樁施工和風機運行期間，對管樁的變形、受力以及損傷進行全面的監控。因此，針對海洋大直徑鋼管樁的測試和檢測系統對於保障基礎工程的安全運行有著極為重要的作用。由於海洋風電場基礎工程在其服役期間，不可避免地將要承受風、浪、流及風暴潮等荷載的作用，鋼管樁測試系統荷載量級將大於陸域的管樁基礎中測試系統的荷載；同時，由於海水和 海底地層的腐蝕性較強，管樁及其測試系統需要更為全面的防腐蝕保護。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在問題，提供一種海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統，能有效的測試大直徑鋼管樁的變形和受力，用以解決現有測試技術中承受載荷較小和防腐標準較低的問題。

本實用新型所採用的技術方案是：一種海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統，具有鋼管樁，其特徵在於：在所述鋼管樁兩側面上沿軸線方向對應的焊接有銅帶式傳感光纜，該傳感光纜上依次覆蓋有環氧粘結劑、金箔紙和以銅帶式傳感光纜為中心焊接於鋼管樁上的角鋼；所述銅帶式傳感光纜中的纖芯通過夾具轉接成鎧裝光纜後並引出；所述鎧裝光纜與布裡淵光纖解調儀續接。

一種海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統的施工方法，其特徵在於步驟如下：

1、在鋼管樁兩側面上沿其軸線方向標註鋪設銅帶式傳感光纜的線路，並沿該線路打磨鋼管樁的表面後清掃除塵；

2、將銅帶式傳感光纜平鋪於鋼管樁的打磨麵上，並採用電焊機以定點方式固定；

3、採用環氧粘結劑將銅帶式傳感光纜覆蓋，並靜置24小時以牢固粘結銅帶式傳感光纜與鋼管樁，待環氧粘結劑完全固化後，在環氧粘結劑表面粘貼金箔紙；

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、採用夾具將銅帶式傳感光纜中纖芯轉為鎧裝光纜進行保護引出，並將該鎧裝光纜與布裡淵光纖解調儀續接；

6、通過布裡淵光纖解調儀對傳感器進行率定，通過測量信號在發射時和接 收時產生的相位差，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變值。

本實用新型的有益效果是：本實用新型有效地保護了光纖電纜，使得該測試系統能夠在風、浪和風暴潮等大載荷作用下正常運行，並能夠抵抗海水等的強腐蝕。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本實施例為一種海上風機大直徑鋼管樁應力應變測試系統，具有鋼管樁1、沿軸線方向對應的焊接在鋼管樁1兩側面上的銅帶式傳感光纜2、採用夾具與銅帶式傳感光纜2中纖芯轉接的鎧裝光纜4、與鎧裝光纜續接的布裡淵光纖解調儀3，以及依次覆蓋在銅帶式傳感光纜2上對其進行封裝保護的環氧粘結劑5、金箔紙6和角鋼7。其中，角鋼7以銅帶式傳感光纜2為中心焊接於鋼管樁1上。

本實施例的具體實施方法如下：

1、在鋼管樁1兩側面上沿其的軸線方向標註鋪設銅帶式傳感光纜2的線路，並沿該線路打磨鋼管樁1的表面，打磨後對鋼管樁1進行清掃除塵，從而有效去除鐵鏽，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平鋪於鋼管樁1的打磨麵上，並採用電焊機以定點方式固定；

3、沿鋪設線路使用環氧粘結劑5將銅帶式傳感光纜2覆蓋，並將環氧粘結劑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； 待環氧粘結劑5完全固化後，在環氧粘結劑5表面粘貼金箔紙6進行隔離保護，防止後續焊接工作產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表面採用焊接方式固定一條角鋼7對銅帶式傳感光纜2進行保護，避免樁土間的動態摩擦力使銅帶式傳感光纜2、及其保護層環氧粘結劑5和金箔紙6脫落；

5、採用專用的夾具將銅帶式傳感光纜2中纖芯轉為高強度的鎧裝光纜4並進行保護引出，然後將鎧裝光纜4與布裡淵光纖解調儀3續接；

6、通過布裡淵光纖解調儀3對光纖傳感器進行率定。鋼管樁1在貫入過程中與周圍土體發生相互作用，鋼管樁1產生軸向應變；通過測量信號在發射時和接收時產生的相位差，可得到信號傳送時間，計算光纖長度的變化，從而得到應變值；基於彈性力學理論，由應變可求得鋼管樁1的樁身應力，最終得到樁身軸力，側向摩阻力和樁端阻力。