Prototype Test Study on Loading Condition of Fiber‑optic Smart Bolts of an Assembled Utility Tunnel

WEI Chao; ZHU Honghu; WANG Jiachen; CHENG Gang; WU Han; WANG Jing

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20210422002

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Prototype Test Study on Loading Condition of Fiber‑optic Smart Bolts of an Assembled Utility Tunnel

更新时间：2025-09-25

- Prototype Test Study on Loading Condition of Fiber‑optic Smart Bolts of an Assembled Utility Tunnel
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 5, Pages: 1085-1096(2022)
- 作者机构：
  
  1.南京大学地球科学与工程学院,江苏南京 210023
  2.南京大学大地探测与感知研究院,江苏南京 210023
  3.华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心),北京 101601
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210422002
  CLC： TU443
- Received：22 April 2021，
  
  Revised：2021-06-08，
  
  Published：28 October 2022
- 稿件说明：
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韦超,朱鸿鹄,王家琛等.装配式综合管廊光纤智能螺栓受力原型试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1085-1096.

WEI Chao,ZHU Honghu,WANG Jiachen,et al.Prototype Test Study on Loading Condition of Fiber‑optic Smart Bolts of an Assembled Utility Tunnel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1085-1096.
韦超,朱鸿鹄,王家琛等.装配式综合管廊光纤智能螺栓受力原型试验研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1085-1096. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210422002.

WEI Chao,ZHU Honghu,WANG Jiachen,et al.Prototype Test Study on Loading Condition of Fiber‑optic Smart Bolts of an Assembled Utility Tunnel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1085-1096. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210422002.

摘要

掌握装配式综合管廊的螺栓节点在土体回填、加载、卸载等工况中所承受的应力变化，对于准确评价管廊施工和运营期的稳定性有着重要的作用。针对常规的监测手段难以满足综合管廊在施工及运营期间安全监测要求的瓶颈，基于开发的光纤光栅（FBG）智能螺栓应力计，对南京江北新区某综合管廊的建设过程进行原型试验研究。现场监测结果表明：FBG螺栓应力计监测数据与管廊的连接位置、施工工况、堆载大小及位置等有关。在管廊上部堆载从0增加至4 000 kN的过程中，FBG螺栓应力计测试数据处于安全阈值，表明其具有足够的螺栓预紧度；根据相关规范，螺栓所受的最大应力满足设计使用要求，保证了管廊结构的承载力处于安全范围。本研究充分验证了光纤传感技术在装配式综合管廊受力变形监测中的有效性，未来值得推广应用。

Abstract

It is important to capture stress changes of the bolted joints of utility tunnels during the working conditions of soil backfilling， loading， and unloading to accurately evaluate the stability of assembled utility tunnels in construction and operation stages. In response to the bottleneck that conventional monitoring methods can hardly meet the safety monitoring requirements of utility tunnels during their construction and operation， this paper conducts a prototype experimental study on the construction process of the utility tunnel in Jiangbei New District， Nanjing， based on newly developed fiber Bragg grating （FBG） smart bolt stress sensors. The field monitoring results show that the monitoring data of FBG smart bolts are related to the connection locations， construction conditions， and the sizes and locations of surcharge loadings. When the surcharge loading on the utility tunnel crown was increased from 0 to 4000 kN， the stress data of the FBG smart bolts were under the safety thresholds， indicating the at they had sufficient bolt pre-tightening capacity； according to the relevant specifications， the maximum stress of the smart bolts meets the design use requirements， ensuring that the bearing capacity of the utility tunnel structure was in the safe range. This study fully verifies the effectiveness of fiber optic sensing technology in loading and deformation monitoring of assembled utility tunnels， which is worth promoting and applying in the future.

关键词

Keywords

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