[發明專利]應用裸光纖光柵測量型材與基體之間的粘結性能的方法

在審

• 申請號: 201710091071.0
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106990039A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 周長東;阿斯哈
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 黃曉軍

技術領域

本發明涉及粘結滑移測量技術領域，尤其涉及一種應用裸光纖光柵測量型材與基體之間的粘結性能的方法。

背景技術

型材(如鋼筋、FRP筋、型鋼等)與機體(如混凝土、木材等)能夠協同工作的基礎就是兩者之間的粘結力,良好的粘結才能使得兩者之間的變形保持一致,并且應力才可以在它們相互間得到很好的傳遞,所以粘結的好壞直接影響著粘結構件的承載能力。故粘結滑移理論的研究具有重要的工程應用價值。

型材與基體的粘結滑移問題對理論的研究也有非常重要的作用,隨著非線性有限元研究的不斷深入,對粘結滑移提出了新的要求,為能更真實的模擬型材與基體的粘結關系,必須建立更為合理的粘結—滑移本構關系模型。在計算機數值模擬中,將此粘結—滑移本構關系模型應用于型材與基體的聯接單元。

通常試驗研究采用平均粘結應力作為整個粘結段的粘結應力，隨著對鋼筋與混凝土粘結滑移性能研究的深入,很多學者發現粘結—滑移關系沿型材的錨固長度方向是變化的。為得到不同位置處的粘結—滑移關系,應當知道粘結應力與滑移量沿錨長的分布。在實際的測量當中,可以在鋼筋與混凝土相應的位置處布設多個測點,可以根據鋼筋相鄰測點上的鋼筋應力求出測段上的平均粘結應力,從而近似得到粘結應力沿錨長的分布。然后根據鋼筋與混凝土的變形差值可以得到不同位置處的相對滑移量。

目前，大部分粘結滑移試驗對于型材應變的量測采用內貼與外貼應變片法。

外貼應變片法：外貼應變片改變了型材與基體間的作用面積從而影響了粘結滑移性能，并且在滑移過程中應變片會受到損壞，故該方法適用性較差。

內貼應變片法：內貼應變片的方法是將型材分為兩半,并在內部用銑床加工出一道凹槽,在凹槽內按一定距離貼入箔式電阻片,導線沿著凹槽在型材兩端伸出,最后兩半型材合攏,并在貼片區外點焊成一個整體。該種方法適用于鋼筋應變測量，而對于FRP筋、型鋼(主要是型鋼沒有辦法劈開，FRP筋有時也是可以劈開的，另外對于直徑較小的型材也很難劈開)等型材該方法因不易劈開型材而不適用。且內貼應變片操作繁瑣復雜。近些年隨著光纖光柵傳感技術的發展，有學者采用外貼多根裸光纖光柵測量型材在粘結滑移試驗中的應變。由于應變測點較多，故外貼多根光纖同樣會對粘結滑移性能測量產生不利影響，且操作復雜。

發明內容

本發明的實施例提供了一種應用裸光纖光柵測量型材與基體之間的粘結性能的方法，以實現有效地對型材與基體之間的粘結性能進行測量。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種應用裸光纖光柵測量型材與基體之間的粘結性能的方法，包括：

在型材的內部或者表面選定測量點；

根據所有的測量點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖，在所述光纖上設置裸光纖光柵，所述裸光纖光柵與所述測量點對應；

將所述型材與待測試的基體進行粘結，形成連接體，對所述連接體進行粘結滑移試驗，通過所述裸光纖光柵測量所述粘結滑移試驗過程中所述型材的溫度和應變變化。

進一步地，所述的在型材的內部或者表面選定測量點，包括：

將金屬型材切分為兩半,在金屬型材的內部加工出一道凹槽,在凹槽內根據試驗要求選定測量點。

進一步地，所述的在型材的內部或者表面選定測量點，包括：

在復合材料型材或者金屬型材的外表面根據試驗要求選定測量點。

進一步地，所述的根據所有的測量點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設光纖，在所述光纖上設置裸光纖光柵，所述裸光纖光柵與所述測量點對應，包括：

根據所有的測量點設定光纖布置路徑，在所述光纖布置路徑上布設單根裸光纖，按照測量點的參數和各測量點之間的距離在所述單根裸光纖上刻制裸光纖光柵，裸光纖光柵的應變范圍和對應的測量點的應變范圍相同，將刻制好的裸光纖光柵粘結固定于對應的測量點，將所述單根裸光纖沿著在金屬型材兩端伸出。

進一步地，整個光纖只粘結光纖光柵部分，作為信號傳輸的除了光纖光柵之外的其它部分無需粘結。

進一步地，所述的將所述型材與待測試的基體進行粘結，形成連接體，對所述連接體進行粘結滑移試驗，通過所述裸光纖光柵傳感器測量所述粘結滑移試驗過程中所述型材的溫度和應變變化，包括：

當將金屬型材切分為兩半時,將兩半金屬型材合攏，組成金屬型材整體；