應(yīng)變測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)變測(cè)量裝置，包括外套筒、內(nèi)套管、固定片、連接光纖、光纖光柵傳感器以及光柵解調(diào)儀，光纖光柵傳感器固定于內(nèi)套管外表面。內(nèi)套管設(shè)于外套筒內(nèi)，且內(nèi)套管與外套筒的第一端通過(guò)固定片固定，所述固定片為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述外套筒第二端設(shè)有開(kāi)口。內(nèi)套管的長(zhǎng)度小于外套筒的長(zhǎng)度，光纖光柵傳感器通過(guò)連接光纖與光柵解調(diào)儀連接。本發(fā)明的應(yīng)變測(cè)量裝置，能夠有效地降低光纖光柵傳感器的受應(yīng)力，避免傳感器被拉斷，可有效應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力筋/索的長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【專利說(shuō)明】應(yīng)變測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工程建造領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)變測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前一種較為普遍的橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋則是其中的關(guān)鍵受力構(gòu)件，類似的受力構(gòu)件還有斜拉橋、懸索橋的鋼索等。在實(shí)際使用過(guò)程中，此類受力構(gòu)件通常會(huì)受到眾多環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)應(yīng)力損失和應(yīng)力分布不均勻。預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力分布及其變化又會(huì)直接影響橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的變化，因此，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)監(jiān)測(cè)是整個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵之一。但此類受力構(gòu)件中的應(yīng)力一般都比較大，以橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用的I860鋼絞線為例，其控制應(yīng)力為1395MPa，考慮各種應(yīng)力損失之后，在使用階段的應(yīng)力也在IlOOMPa以上，對(duì)應(yīng)應(yīng)變約為6000 μ ε，普通的應(yīng)變傳感器在大應(yīng)變下會(huì)出現(xiàn)斷裂，不能完成正常的測(cè)量工作。
[0003]目前常用的預(yù)應(yīng)力測(cè)試方法有以下兩類:一是在沿預(yù)應(yīng)力筋的混凝土內(nèi)不同位置處布置傳感器，通過(guò)測(cè)量混凝土所受到的壓應(yīng)力間接反映預(yù)應(yīng)力沿筋的分布情況。這種測(cè)點(diǎn)過(guò)多而且傳統(tǒng)的檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。二是在預(yù)應(yīng)力筋錨端安裝測(cè)力環(huán)。這種測(cè)量方法只能測(cè)得鋼筋端部應(yīng)力值。不能有效地測(cè)量鋼筋整體的應(yīng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)變測(cè)量裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種應(yīng)變測(cè)量裝置，包括外套筒、內(nèi)套管、固定片、連接光纖、光纖光柵傳感器以及光柵解調(diào)儀，光纖光柵傳感器固定于內(nèi)套管外表面上。內(nèi)套管設(shè)于外套筒內(nèi)，且內(nèi)套管與外套筒的第一端通過(guò)固定片固定，所述固定片為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述外套筒第二端設(shè)有開(kāi)口。內(nèi)套管的長(zhǎng)度小于外套筒的長(zhǎng)度，光纖光柵傳感器通過(guò)連接光纖與光柵解調(diào)儀連接。由此，本裝置為外套筒和內(nèi)套管的環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成，使用時(shí)將預(yù)應(yīng)力鋼筋套在內(nèi)套管內(nèi)。其中，外套筒對(duì)內(nèi)套管以及光纖光柵傳感器起到保護(hù)作用，避免內(nèi)套管和光纖光柵傳感器等受到破壞。內(nèi)套管的第一端與外套筒的一端通過(guò)固定片焊接在一起，且內(nèi)套管的第一端與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線粘接，內(nèi)套管的第一端與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線的粘接部位長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,內(nèi)套管第二端(第二端的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2)與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線不接觸，內(nèi)套管即可沿著預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線自由移動(dòng)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線受力時(shí)，會(huì)帶動(dòng)內(nèi)套管一同伸長(zhǎng)，假設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致內(nèi)套管第一端發(fā)生Λ L的變形(應(yīng)變值即為為Λ IVL1),由于連接光纖的剛度極小，對(duì)內(nèi)套管變形的影響可以忽略，則內(nèi)套管的第二端位移也為Λ L。光纖光柵傳感器固定于內(nèi)套管的兩端，因此測(cè)得的應(yīng)變應(yīng)為L(zhǎng)JL2的長(zhǎng)度上產(chǎn)生的Λ L的變形，其應(yīng)變值為Λ IVLtL2，所以光纖光柵傳感器測(cè)得的應(yīng)變就為原來(lái)應(yīng)變的L1Zi(LfL2)倍，從而將預(yù)應(yīng)力筋所受大應(yīng)變按比例縮小，避免傳感器被拉斷，實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感器對(duì)大應(yīng)變預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的直接測(cè)量，通過(guò)光柵解調(diào)儀讀取光纖光柵傳感器傳達(dá)的數(shù)據(jù)。而且L1和L2可根據(jù)工程實(shí)際的需要調(diào)節(jié)，獲得不同的縮小倍數(shù)，本發(fā)明可有效應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力筋/索的長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0006]在一些實(shí)施方式中，外套筒與內(nèi)套管之間設(shè)有5mm的間隙，所述外套筒的長(zhǎng)度比內(nèi)套管的長(zhǎng)度長(zhǎng)5cm。由此，可以使內(nèi)套管輕松設(shè)于外套筒內(nèi)，且內(nèi)套管移動(dòng)時(shí)不會(huì)與外套筒的內(nèi)壁發(fā)生摩擦。外套筒的長(zhǎng)度比內(nèi)套管的長(zhǎng)度長(zhǎng)5cm，為內(nèi)套管的移動(dòng)預(yù)留了一定的空間，避免內(nèi)套管發(fā)生移動(dòng)時(shí)與外套筒碰撞，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0007]在一些實(shí)施方式中，間隙填充潤(rùn)滑油。由此，能夠有效地減少內(nèi)套管與外套筒的摩擦阻力。
[0008]在一些實(shí)施方式中，外套筒的另一端設(shè)有小孔，小孔直徑為5_。由此，方便連接光纖的安裝。
[0009]在一些實(shí)施方式中，外套筒與內(nèi)套管的管壁厚度均為3_。
[0010]在一些實(shí)施方式中，應(yīng)變測(cè)量裝置還包括塑料套管。光纖光柵傳感器的兩端與內(nèi)套管的兩端固定連接，光纖光柵傳感器的其余部分設(shè)于塑料套管內(nèi)。塑料套管固定于內(nèi)套管外表面。由此，當(dāng)內(nèi)套管發(fā)生應(yīng)變時(shí)，光纖光柵傳感器能隨著內(nèi)套管發(fā)生應(yīng)變，且塑料套管能夠保護(hù)光纖光柵傳感器，能夠有效地避免其損壞。
[0011]在一些實(shí)施方式中，塑料套管的外徑與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋的厚度之和小于間隙的高度，由此，塑料套管與保護(hù)層不會(huì)與外套筒發(fā)生摩擦，增強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0012]在一些實(shí)施方式中，塑料套管和光纖光柵傳感器的兩端均通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固化劑與內(nèi)套管表面粘結(jié)固定。環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋塑料套管形成保護(hù)層。由此，塑料套管能夠保護(hù)光纖光柵傳感器，能夠有效地避免其損壞。
[0013]在一些實(shí)施方式中，固定片的內(nèi)徑等于內(nèi)套管的內(nèi)徑，固定片的外徑等于外套筒的外徑，固定片的厚度為2_。由此，使得內(nèi)套管與外套筒連接得更緊密，增加裝置測(cè)量的準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式的應(yīng)變測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1中應(yīng)變測(cè)量裝置的外套管的機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]圖1和圖2示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的應(yīng)變測(cè)量裝置。
[0018]該應(yīng)變測(cè)量裝置包括外套筒1、內(nèi)套管2、固定片3、連接光纖4、深圳太辰光通訊有限公司提供的FBGS611N1型光纖光柵傳感器5、塑料套管6以及北京鼎盛榮和科技有限公司提供的DS/BGK-FBG-8125型光柵解調(diào)儀7。
[0019]其中外套筒I采用鋼筒，厚度為3mm，其內(nèi)徑比內(nèi)套管的外徑大5mm，在裝配時(shí)外套筒I與內(nèi)套管2之間存在5mm的間隙102，使得內(nèi)套管2能夠輕松地設(shè)于外套筒I內(nèi)，且間隙102填充有潤(rùn)滑油，在內(nèi)套管2發(fā)生應(yīng)變移動(dòng)時(shí)，降低其與外套筒I之間的摩擦力，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0020]內(nèi)套管2采用銅管，厚度為3mm，其內(nèi)徑與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線的大小相等，如此可將內(nèi)套管2套入預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線進(jìn)行測(cè)量。外套筒I的長(zhǎng)度比內(nèi)套管2的長(zhǎng)度大5cm，為內(nèi)套管發(fā)生應(yīng)變伸長(zhǎng)時(shí)預(yù)留移動(dòng)空間，可避免內(nèi)套管2與外套筒I之間的碰撞，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0021]固定片3為環(huán)形鋼片，其厚度為2_，固定片3的內(nèi)徑等于內(nèi)套管2的內(nèi)徑，外徑等于外套筒I的外徑。內(nèi)套管2設(shè)于外套筒I內(nèi)，且內(nèi)套管2的與外套筒I的第一端通過(guò)固定片3焊接固定，使得內(nèi)套管2與外套筒I固定時(shí)的密封性更好，增加測(cè)量的準(zhǔn)確度。外套筒I的第二端設(shè)有開(kāi)口 102，在開(kāi)口 102上方的管壁上設(shè)有孔101，該孔101的直徑為5mm，可方便連接光纖的安裝。
[0022]光纖光柵傳感器5的兩端分別通過(guò)由長(zhǎng)沙市化工研究所提供的810型環(huán)氧樹(shù)脂固化劑固定于內(nèi)套管2的兩端，光纖光柵傳感器5其余部分均設(shè)于塑料套管6內(nèi)，塑料套管6通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固化劑與內(nèi)套管2外表面粘結(jié)固定，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋塑料套管6并形成保護(hù)層8，塑料套管6能使光纖光柵傳感器5穩(wěn)定工作，且環(huán)氧樹(shù)脂固化劑在塑料套管6外形成保護(hù)層8對(duì)光纖光柵傳感器5保護(hù)性更好。光纖光柵傳感器5的兩端固定于內(nèi)套管2的兩端上，當(dāng)內(nèi)套管2發(fā)生應(yīng)變時(shí)，光纖光柵傳感器5能隨著內(nèi)套管2發(fā)生應(yīng)變。光纖光柵傳感器5通過(guò)連接光纖4與光柵解調(diào)儀7連接，連接光纖4穿過(guò)小孔101后，通過(guò)氧樹(shù)脂固化劑將孔101密封。另外塑料套管6與光纖光柵傳感器5位于內(nèi)套管2和外套筒I之間的間隙102內(nèi)，塑料套管6的外徑與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋的厚度小于間隙102的高度，在測(cè)量時(shí)不會(huì)與外套筒I發(fā)生摩擦，增強(qiáng)測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0023]本發(fā)明為外套筒I和內(nèi)套管2的環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成，使用時(shí)將預(yù)應(yīng)力鋼筋套在內(nèi)套管2內(nèi)。內(nèi)套管2的第一端201與外套筒I的一端通過(guò)固定片3焊接在一起，且內(nèi)套管2的第一端201與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線粘接，內(nèi)套管的第一端201與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線的粘接部位長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,內(nèi)套管第二端202 (第二端202的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2)與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線不接觸，內(nèi)套管2即可沿著預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線自由移動(dòng)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線受力時(shí)，會(huì)帶動(dòng)內(nèi)套管2 —同伸長(zhǎng)，假設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼絞線產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致內(nèi)套管第一端201發(fā)生Λ L的變形(應(yīng)變值即為為Λ IVL1),由于連接光纖4的剛度極小，對(duì)內(nèi)套管2變形的影響可以忽略，則內(nèi)套管2的第二端202位移也為Λ L0光纖光柵傳感器5固定于內(nèi)套管2的兩端，因此測(cè)得的應(yīng)變應(yīng)為L(zhǎng)fL2的長(zhǎng)度上產(chǎn)生的Λ L的變形，其應(yīng)變值為Λ IVLAL2，所以光纖光柵傳感器5測(cè)得的應(yīng)變就為原來(lái)應(yīng)變的L1Zi(LJL2)倍，從而將預(yù)應(yīng)力筋所受大應(yīng)變按比例縮小，避免傳感器被拉斷，實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感器5對(duì)大應(yīng)變預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的直接測(cè)量，通過(guò)光柵解調(diào)儀7讀取光纖光柵傳感器5傳達(dá)的數(shù)據(jù)。而且L1和L2可根據(jù)工程實(shí)際的需要調(diào)節(jié)，獲得不同的縮小倍數(shù)，本發(fā)明可有效應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力筋/索的長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0024]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可有其他變形和改進(jìn)。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)變測(cè)量裝置，包括外套筒、內(nèi)套管、固定片、連接光纖、光纖光柵傳感器以及光柵解調(diào)儀，所述光纖光柵傳感器固定于內(nèi)套管外表面，所述內(nèi)套管設(shè)于外套筒內(nèi)，且內(nèi)套管與外套筒的第一端通過(guò)固定片固定，所述固定片為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述外套筒第二端設(shè)有開(kāi)口，所述內(nèi)套管的長(zhǎng)度小于外套筒的長(zhǎng)度，所述光纖光柵傳感器通過(guò)連接光纖與光柵解調(diào)儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述外套筒與內(nèi)套管之間設(shè)有5mm的間隙，所述外套筒的長(zhǎng)度比內(nèi)套管的長(zhǎng)度長(zhǎng)5cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述間隙填充潤(rùn)滑油。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述外套筒的第二端設(shè)有孔，所述孔直徑為5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述外套筒與內(nèi)套管的管壁厚度均為3mm ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述固定片的內(nèi)徑等于內(nèi)套管的內(nèi)徑，所述固定片的外徑等于外套筒的外徑，所述固定片的厚度為2mm
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，還包括塑料套管，所述光纖光柵傳感器的兩端與內(nèi)套管的兩端固定連接，所述光纖光柵傳感器的其余部分設(shè)于塑料套管內(nèi)，所述塑料套管固定于內(nèi)套管外表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述塑料套管和光纖光柵傳感器的兩端均通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂固化劑與內(nèi)套管表面粘結(jié)固定，所述環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋塑料套管形成保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)變測(cè)量裝置，其中，所述塑料套管的外徑與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑覆蓋的厚度之和小于間隙的高度。
【文檔編號(hào)】G01B11/16GK103630083SQ201210310492
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月28日
【發(fā)明者】郭余根, 張 浩, 徐政, 羅跟東, 胡錦華, 崔松濤, 趙書(shū)銀, 郭銀波, 姜大兵, 彭宇飛, 莫振澤, 齊勇, 盛鑫, 劉志峰, 郝燕鋼, 衡瑜, 袁寬瑤, 丁劍敏, 劉伯成, 劉旭, 劉祥勇, 趙洪波, 孫野飛, 彭俊鋒, 施正城, 邵冠慧, 鮑鳳麒, 吳靈, 周立波, 王子龍 申請(qǐng)人:中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司