[發明專利]一種混凝土結構物應力應變傳感器及其監測方法

在審

• 申請號: 201610079130.8
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105547538A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 葛智;韓少龍;孫仁娟;武新勝;高瑩;李晨;周健;管延華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

1.一種混凝土結構物應力應變傳感器，其特征是，包括環氧樹脂機敏材料基體，所述環氧樹脂機敏材料基體內部按設定間距布設若干內置電極，內置電極與環氧樹脂機敏材料基體的受力面相平行，環氧樹脂機敏材料基體表面均勻包裹有外部封裝層；所述內置電極與外接導線連接，外接導線延伸至外部封裝層外部。

2.如權利要求1所述的應力應變傳感器，其特征是，所述內置電極為金屬絲縱橫垂直交錯布置形成的網格狀結構。

3.如權利要求2所述的應力應變傳感器，其特征是，所述內置電極的橫向金屬絲之間的間距與豎向金屬絲之間的間距相等。

4.如權利要求3所述的應力應變傳感器，其特征是，所述內置電極的橫向金屬絲之間的間距為2～15mm；所述內置電極的豎向金屬絲之間的間距為2～15mm。

5.如權利要求2所述的應力應變傳感器，其特征是，組成所述網格狀結構的金屬絲的直徑為0～1mm。

6.如權利要求1或2所述的應力應變傳感器，其特征是，所述外接導線包括金屬絲導線，所述金屬絲導線外部包裹有絕緣層。

7.如權利要求1或2所述的應力應變傳感器，其特征是，所述環氧樹脂機敏材料基體由環氧樹脂和納米導電填料的混合物制成；所述外部封裝層由不含導電填料的環氧樹脂固化物制成。

8.利用權利要求1-7任一項所述的應力應變傳感器的監測方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1：對環氧樹脂機敏材料基體的機敏性進行測試，得出應力應變傳感器電阻的變化率與應力應變傳感器受到應力和應變的定量關系；

步驟2：確定混凝土結構物中需要監測應力應變的位置；

步驟3：根據監測范圍和監測要求，確定應力應變傳感器的尺寸及內置電極的結構形式；

步驟4：將應力應變傳感器埋設于混凝土結構物中，確保應力應變傳感器受力良好；

步驟5：采集應力應變傳感器內置電極之間的電阻，通過應力應變傳感器電阻的變化率對混凝土結構物內部的應力和應變進行監測。

9.如權利要求8所述的應力應變傳感器的監測方法，其特征是，所述步驟3的具體步驟為：

根據混凝土結構物中需要監測的范圍確定應力應變傳感器的外形尺寸，所選外形尺寸要保證不影響混凝土結構物本身的整體性；

根據混凝土結構物的監測要求及應力應變傳感器的外形尺寸，確定內置電極的布設層數以及內置電極之間的布設間距。

10.如權利要求8所述的應力應變傳感器的監測方法，其特征是，所述步驟4的具體步驟為：

對混凝土結構物進行卸載和支護，保證混凝土結構物處于零外荷載的狀態下；

在混凝土結構物的監測位置按照應力應變傳感器的外形尺寸以及受力方向進行開槽，應力應變傳感器與開槽的槽壁之間留有間隙；

配制環氧樹脂膠，并將環氧樹脂膠涂抹于開槽的內表面；

將應力應變傳感器按照受力方向，外接導線所在面朝外，嵌入開槽內，使應力應變傳感器與開槽之間不留空隙；

待環氧樹脂膠完全凝固且達到強度要求后，去除混凝土結構物的支護。