古船整体打捞中端板纵梁的变形.pdf
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1、收稿日期:修回日期:录用日期:基金项目:上海市科技创新行动计划社会发展科技攻关项目(D Z )作者简介:周东荣(),教授级高级工程师,主要从事打捞及海洋工程研究;E m a i l:z d r c o e s c n 文章编号:()S D O I:/j c n k i j s j t u S 古船整体打捞中端板纵梁的变形周东荣,朱小东,魏良孟,蒋哲庄欠伟,袁一翔,张弛,袁玮皓(交通运输部上海打捞局,上海 ,上海隧道工程有限公司,上海 )摘要:针对古沉船整体打捞工程,利用分布式光纤传感技术替代常规的变形监测手段,在“端板纵梁”框架整体下放过程中对纵梁和端板进行变形监测监测结果表明:“端板纵梁”下
2、放全过程中,端板的变形控制在 mm内,变形量可以忽略;受定位桩与“端板纵梁”间摩擦力的影响,纵梁最大变形量为 mm;对定位桩打磨切割可有效减小纵梁变形量,纵梁最终变形量约为 mm关键词:沉船;光纤监测;整体打捞;变形监测中图分类号:TU 文献标志码:AD e f o r m a t i o no f L o n g i t u d i n a lB e a mo fE n dP l a t e f o rI n t e g r a lS a l v a g eo fA n c i e n tS h i p sZHO UD o n g r o n g,ZHUX i a o d o n g,WE
3、IL i a n g m e n g,J I ANGZ h eZHU ANGQ i a n w e i,Y U ANY i x i a n g,ZHANGC h i,Y U AN W e i h a o(S h a n g h a iS a l v a g eo f t h eM i n i s t r yo fT r a n s p o r t,S h a n g h a i ,C h i n a;S h a n g h a iT u n n e lE n g i n e e r i n gC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c
4、t:F o rt h ei n t e g r a ls a l v a g ep r o j e c to fa n c i e n ts u n k e ns h i p s,t h ed i s t r i b u t e do p t i c a lf i b e rs e n s i n gt e c h n o l o g y i su s e d i n s t e a do f c o n v e n t i o n a ld e f o r m a t i o nm o n i t o r i n gm e t h o d st om o n i t o r t h ed e
5、 f o r m a t i o no ft h el o n g i t u d i n a lb e a ma n de n dp l a t ed u r i n gt h eo v e r a l ll o w e r i n gp r o c e s so ft h e“e n dp l a t el o n g i t u d i n a lb e a m”f r a m e T h em o n i t o r i n gr e s u l t ss h o wt h a td u r i n gt h ee n t i r ep r o c e s so fl o w e r
6、i n gt h e“e n dp l a t el o n g i t u d i n a lb e a m”,t h ed e f o r m a t i o no ft h ee n dp l a t ei sc o n t r o l l e dw i t h i n mm,a n dt h ed e f o r m a t i o na m o u n t c a nb e i g n o r e d D u et ot h ef r i c t i o nb e t w e e nt h ep o s i t i o n i n gp i l ea n dt h e“e n dp
7、l a t el o n g i t u d i n a lb e a m”,t h em a x i m u md e f o r m a t i o no f t h e l o n g i t u d i n a l b e a mi s mm G r i n d i n ga n dc u t t i n g t h ep o s i t i o n i n gp i l ec a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h ed e f o r m a t i o no ft h el o n g i t u d i n a lb e a m,a n d
8、t h ef i n a ld e f o r m a t i o no ft h el o n g i t u d i n a lb e a mi sa b o u t mmK e yw o r d s:w r e c k;o p t i c a l f i b e rm o n i t o r i n g;i n t e g r a l s a l v a g e;d e f o r m a t i o nm o n i t o r i n g在水下打捞领域,沉船打捞相较于沉船爆破和沉船分割而言,具有无可比拟的优越性 ,但国内外关于此项技术研究尚未完备,沉船整体打捞仍是一项复杂、高水平的技
9、术工艺水下沉船打捞由于是在海上作业,不仅人工、机械作业难度上涨,并且常规的测量手段也受到极大第 卷 增刊 年 月上 海 交 通 大 学 学 报J OUR NA LO FS HAN GHA I J I AOT ON GUN I V E R S I T YV o l S u p O c t 增刊周东荣,等:古船整体打捞中端板纵梁的变形 的影响传统的变形监测手段在面对海上作业的环境存在效率不高、抗干扰能力弱、系统化程度较低等问题,而分布式光纤传感技术具有灵敏度高、可连续监测、测量便捷、适应性强等优势 ,可以克服传统监测方式的弊端本文依托于“长江口二号”沉船打捞工程,利用分布式光纤传感技术在“端板纵梁
10、”框架整体下放过程中对纵梁和端板进行变形监测,以便实时获取纵梁和端板的变形情况,保证端板纵梁组合体的安全到位,为后续管节施工提供精度保障工程背景 古船概况 年月,上海市文物保护研究中心在长江口横沙岛附近发现“长江口二号”古沉船,经过多年的探摸和调查,确定“长江口二号”沉船是目前国内发现体量最大、保存最为完整的古代木船(见图)“长江口二号”古沉船的整体打捞工作于 图“长江口二号”探测图F i g E x p l o r a t i o no f“Y a n g t z eR i v e rE s t u a r yI I”年正式开展,采用国际首创的曲线顶管底幕法进行整体打捞 工法概况曲线顶管底幕
11、工法融合了曲线顶管、管幕法等技术核心,如图所示主要步骤包含:在沉船四角打入定位桩;下沉纵梁和端板;完成首根弧形梁的顶进;依次顶进 根弧形梁管节图曲线顶管底幕法主要步骤F i g C u r v e dp i p e j a c k i n gm e t h o d监测装置监测采用光纤对端板和纵梁进行监测,O S I S光纤监测设备(见图)是一种基于光频域反射技术(O F D R)分布式光纤传感技术的监测设备,可对物体因温度、受力等原因产生应变进行高精度的监测,空间分辨率达mm,极易进行大规模传感器阵列的布设设备同时还配备有光纤熔接机、尾端反射消除器等配套设备,如图所示图O S I S光纤监测设
12、备F i g O S I So p t i c a l f i b e rm o n i t o r i n ge q u i p m e n t 上海交通大学学报第 卷图配套设备F i g S u p p o r t i n ge q u i p m e n t光纤的主要测量原理是基于瑞利散射频移,由于光纤制造工艺中因折射率分布不均而存在特定瑞利散射频谱分布,当光纤某位置受温度或应变影响导致出现瑞利散射频移,而频移量与温度和应变呈线性关系,所以光纤可以精准地测量并计算产生的应变,同时还可以通过专用算法测量位移、形变,主要参数如表所示表光纤设备主要参数T a b M a i np a r a
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