[實用新型]一種用于混凝土構件內部雙向應力監測的光柵傳感器

有效

• 申請號: 202021695355.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN212458286U
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 朱志勇;顏光輝;姜靜育;張楊;劉建風;余元輝;李戰魯;汪方育
• 申請（專利權）人: 中國建筑西南勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01L1/24
• 代理公司: 成都中絡智合知識產權代理有限公司 51300
• 代理人: 喻依豐;丁宏斌

本申請涉及應力監測設備技術領域，公開了一種用于混凝土構件內部雙向應力監測的光柵傳感器，包括應變光柵、用于安裝固定應變光柵的光柵加載絲桿，以及用于錯位安裝固定兩個相互垂直的光柵加載絲桿，且具有使光源能通過應變光柵的貫穿通道的支撐組件。本申請通過在光柵傳感器中設施兩個相互垂直且內部安裝有應變光柵的光柵加載絲桿，使光柵傳感器有效監測任何能分解到兩個光柵加載絲桿軸向的應力，提高了光柵傳感器的有效監測維度和精度。

技術領域

本申請涉及應力監測設備技術領域，具體涉及一種用于混凝土構件內部雙向應力監測的光柵傳感器。

背景技術

隨著我國經濟的日趨繁榮和城市化進程的加快，城市規模、數量和城市人口都有了巨大的增長，建筑空間愈發擁擠，城市建設用地日漸緊張。為了節約城市建設用地，調節城市土地使用結構，高層、超高層建筑大量涌現。超高、極高層型摩天大樓的建設勢必增加混凝土的尺寸及強度，建設完成后，也要加強混凝土內部的壓應力監測。

目前對混凝土應力監測主要采用兩種方式：(1)在混凝土表面黏貼應變片等傳感器，測量混凝土的表面應變應力變化；這種測量僅能反應混凝土表面應變，由于所測位置位于混凝土構件的表面，該處的應變應力與實際關注的混凝土內部某點的應變應力處于完全不同的周圍邊界條件之下，其測試數據不僅不具有完全的替代性，且與真實應力應變數據差異巨大。(2)將差動力電阻式鋼筋計預埋在混凝土中，利用通過測量鋼筋計內電阻變化，反應混凝土內的應變應力情況。這是當前混凝土構件內部應變應力主要的監測方式。具體做法為，將鋼筋計順勢焊接在混凝土內部的鋼筋籠上，露出的兩端測量混凝土內部應變應力。因鋼筋計直接的兩端直接暴露在空中，在混凝土澆筑過程中塊石沖擊下，極易造成鋼筋計的損傷，導致后期出現監測數據不穩定或無數據。另外，混凝土澆筑過程中會釋放一定的堿性化學能，長時間的侵蝕作用，會對鋼筋計形成致命的損傷。

而且，現有用于監測混凝土構件應力的光柵傳感器只能進行單向應力監測，對于其他方向的應力無法監測或監測精度低，而混凝土構件常常處于多向應力狀態，當需要多向監測時，則需要從多個方向設置光柵傳感器，造成監測成本過高。如申請號為201721193314.3的中國實用新型專利，公開了一種混凝土埋置式光纖光柵傳感器，整體呈橫著的工字形，包括光纖光柵和支座，所述光纖光柵外部粘接有彈性層，所述彈性層為管狀，所述彈性層的外部封裝有鋼管，所述鋼管的兩端布設有緊促性支座，所述支座為圓形，支座與彈性層焊接為一體，所述支座與鋼管之間預留有空隙，所述空隙的寬度為2-3mm，所述空隙采用柔性材料填充，所述柔性材料為橡膠。該技術將制作和彈性層焊接為一個整體，利用支座相對于封裝鋼管的放大，使傳感器與混凝土協同變形，從而增大測量范圍。但是，該技術中的傳感器即使在放大的支座的作用下協同混凝土變形，除軸向應力以外的應力對傳感器的影響效果依然有限，對于其他方向的應力監測效果有限。

綜上所述，目前針對大型混凝土構件內部應變應力監測主要存在以下問題：

(1)基于混凝土表面的應變應力監測，因邊界條件的不同，無法真實反映混凝土內部某點真實的應變應力狀態。

(2)常用鋼筋計在混凝土澆筑過程中存活率低，且長歷時工作因堿性水環境可能造成保護層損傷而失去監測性能。

實用新型內容

為了解決現有技術存在的針對混凝土應力監測的設備難以精確反映混凝土內部應力狀態問題，本申請提供一種預埋在混凝土內具有更高精度和靈敏度的用于混凝土構件內部雙向應力監測的光柵傳感器。

為了達到上述目的，本申請所采用的技術方案為：

一種用于混凝土構件內部雙向應力監測的光柵傳感器，包括：應變光柵；光柵加載絲桿，安裝固定應變光柵；支撐組件，用于錯位安裝固定兩個相互垂直的光柵加載絲桿，且具有使光源能通過應變光柵的貫穿通道。