專利名稱：一種有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工程結(jié)構(gòu)試驗測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種有粘結(jié)預應 力鋼束力值監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域，預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已日益廣泛地使用于各種 預應力結(jié)構(gòu)兩種。其中，在無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中，無粘結(jié)預應力鋼束(或鋼筋)
和混凝土之間可以克服靜摩擦發(fā)生滑動；而在有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中，有粘結(jié)預 應力鋼束(或鋼筋)與混凝土之間完全粘結(jié)，在受力過程中有粘結(jié)預應力鋼束 和混凝土之間不發(fā)生滑動。相對而言，有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和 抗震性比較好，因此市場應用前景更加廣泛。
在重大的預應力鋼筋混凝土工程中， 一般預應力的力值很高，通常多采用 預應力鋼束(或鋼筋)，對預應力鋼束的力值的監(jiān)測也格外重要，同時也對測量 的精度、可靠性提出了嚴格的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，對于無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中 的無粘結(jié)預應力鋼束的力值，已有多種辦法測量；但是，由于有粘結(jié)預應力結(jié) 構(gòu)中的預應力鋼束與混凝土之間完全粘結(jié)，因此對于有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中的有 粘結(jié)預應力鋼束的力值的測量還沒有可靠的方法。目前， 一般是在有粘結(jié)預應 力結(jié)構(gòu)中專門設置幾根無粘結(jié)預應力鋼束，然后將上述無粘結(jié)預應力鋼束的力 值數(shù)據(jù)作為該有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中的力值數(shù)據(jù)。但是，由于無粘結(jié)預應力鋼束 與有粘結(jié)預應力鋼束所處的介質(zhì)不同，環(huán)境情況也不一致，因此很難確定兩者 的預應力損失是否相同，從而無法對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測。 此外，在少數(shù)的工程中還使用了一種利用磁彈性法測量有粘結(jié)預應力鋼束的力
4值的方法。但是，由于被測材料化學成分、接觸磁阻、外磁路干擾等多種因素 影響，因此使用該方法也無法對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測。
綜上可知，在現(xiàn)有技術(shù)中，對有粘結(jié)預應力鋼束力值的監(jiān)測裝置還無法測 得力值沿鋼束長度的分布以及該有粘結(jié)預應力鋼束在整個壽期內(nèi)預應力的損失 量值，從而無法對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測。

實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型實施例的主要目的在于提供一種有粘結(jié)預應力鋼束 力值監(jiān)測裝置，從而可測得力值沿鋼束長度的分布以及該有粘結(jié)預應力鋼束在 整個壽期內(nèi)預應力的損失量值，使得可對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測。
為達到上述目的，本實用新型實施例中的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 本實用新型提供了一種有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置，應用于預應力鋼
筋混凝土結(jié)構(gòu)中，所述裝置包括預應力孔道波紋管和包括至少一股測量式鋼
絞線的有粘結(jié)預應力鋼束；其中，
所述預應力孔道波紋管內(nèi)部沿該預應力孔道波紋管軸向敷設有所述有粘結(jié)
兩端之外；且在使用狀態(tài)時，所述預應力孔道波紋管內(nèi)灌有水泥漿，所述預應 力孔道波紋管外灌有混凝土 ；
所述測量式鋼絞線包括至少一^f艮圓形斷面的鋼絲和與所述鋼絲具有相同圓 形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器；所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器外 表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與其相鄰的鋼絲膠結(jié)。
本實用新型還提供了一種鋼絞線，該鋼絞線包括至少一根圓形斷面的鋼 絲和與所述鋼絲具有相同圓形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器；所述光纖 光柵-碳纖維應變傳感器外表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與其相鄰的鋼絲膠結(jié)。
綜上可知，本實用新型提供了一種有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置。由于 該裝置中的有粘結(jié)預應力鋼束中包括至少一股測量式鋼絞線，且所述測量式鋼絞線中具有至少一個光纖光柵-碳纖維應變傳感器，從而可測得力值沿鋼束長 度的分布以及該有粘結(jié)預應力鋼束在整個壽期內(nèi)預應力的損失量值，使得可對 有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測。


圖1為本實用新型實施例中的測量式鋼絞線的截面示意圖。
圖2為本實用新型實施例中有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細地說明。 在有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)中，有粘結(jié)預應力鋼束一般由一股或多股鋼絞線構(gòu) 成；其中，每股鋼絞線均由多根(例如，2、 3或7根， 一般情況下為7根) 圓形斷面的鋼絲絞合而成。為了敘述的簡便，在本實用新型的實施例中，將 以由7才艮粗細、長度均相同的圓形斷面的鋼絲絞合而成的鋼絞線為例對本實
用新型的技術(shù)方案進行說明。
在本實用新型的實施例中，為了對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地
監(jiān)測，將從有粘結(jié)預應力鋼束中選取至少一股鋼絞線，并對該被選擇的鋼絞 線進行相應的改造，被改造后的鋼絞線可稱之為測量式鋼絞線；所述改造后 所得到的測量式鋼絞線如圖l所示。
圖1所示為本實用新型實施例中的測量式鋼絞線的截面圖。如圖l所示， 在本實用新型的實施例中，所述測量式鋼絞線包括至少一根(圖1中所示 為6根)圓形斷面的鋼絲11和與所述鋼絲具有相同圓形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器12。所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器通過其外表面涂 敷的高強度結(jié)構(gòu)膠13與其相鄰的鋼絲11固定，即該光纖光柵-碳纖維應變 傳感器外表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與該光纖光柵-碳纖維應變傳感器相 鄰的鋼絲膠結(jié)。此外，所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器12和與其相鄰的
6度結(jié)構(gòu)膠13。
其中，上述的光纖光柵-碳纖維應變傳感器12包括具有一個或多個 光纖光柵測點(圖1中未示出)的光纖光柵應變傳感器121和包裹在該光纖 光柵應變傳感器121外表面上的碳纖維保護層122。較佳的，光纖光柵應變 傳感器121位于碳纖維保護層122的軸心位置。該碳纖維保護層122的作用 是保護上述的光纖光柵應變傳感器121,并使得該光纖光柵-碳纖維應變傳 感器12的力學參數(shù)(例如，彈性模量、極限強度、延伸率等)與所述鋼絲 11的力值參數(shù)相同或相近似，從而不會對該測量式鋼絞線的承載能力造成 不良影響。
在上述的實施例中，由于光纖光柵-碳纖維應變傳感器12通過其外表 面涂敷的高強度結(jié)構(gòu)膠13與其相鄰的鋼絲11固定，因此使得該光纖光柵-碳纖維應變傳感器12與其周圍相鄰的鋼絲11連為一體，以利于共同工作； 同時，所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器12和與其相鄰的鋼絲ll之間的間 隙中所填充的高強度結(jié)構(gòu)膠13還可增強該光纖光柵-碳纖維應變傳感器12 與其它6根鋼絲之間的握裹力。
在圖1中所示的實施例中，光纖光柵-碳纖維應變傳感器12位于測量 式鋼絞線的軸心位置上，因此該光纖光柵-碳纖維應變傳感器12在預應力 施工過程中可得到與其相鄰的6根鋼絲11的保護，從而不易被損壞。在實 際應用情況下，該光纖光柵-碳纖維應變傳感器也可根據(jù)實際情況的需要而 位于測量式鋼絞線的非軸心位置上，例如，位于其它6根鋼絲中任意一根鋼 絲的位置上。
此外，由于光纖光柵應變傳感器121中一般都包括多個光纖光柵(圖1 中未示出)，因此可根據(jù)實際應用情況，將上述光纖光柵應變傳感器121中 的一個或多個光纖光柵設置為光纖光柵測點(圖1中未示出)，從而可通過 上述光纖光柵應變傳感器121測得力值沿上述有粘結(jié)預應力鋼束長度的分 布以及該有粘結(jié)預應力鋼束在整個壽期內(nèi)預應力的損失量值。
圖2為本實用新型實施例中有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在本實用新型實施例中，所述有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān) 測裝置可應用于預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)24中，該裝置包括預應力孔道波 紋管21和包括至少一股測量式鋼絞線的有粘結(jié)預應力鋼束22。其中，所述 預應力孔道波紋管21預埋于所述預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)24內(nèi)部，在所述預 應力孔道波紋管21的內(nèi)部，延該預應力孔道波紋管21的軸向敷設有所述有 粘結(jié)預應力鋼束22，即所述有粘結(jié)預應力鋼束22穿設于所述預應力孔道波 紋管21中，且所述有粘結(jié)預應力鋼束22的兩端分別伸出于所述預應力孔道 波紋管21的兩端之外。所述有粘結(jié)預應力鋼束22^皮預拉伸后，通過灌入所 述預應力孔道波紋管21中的水泥漿與所述預應力孔道波紋管21固定，且在 使用狀態(tài)時，所述預應力孔道波紋管外還灌有混凝土。其中，所述測量式鋼 絞線為圖1中所示的測量式鋼絞線。
圖2中所示的有粘結(jié)預應力鋼束22中只包括一股鋼絞線，該鋼絞線為 測量式鋼絞線。而在實際應用情況下，有粘結(jié)預應力鋼束可由一股或多股鋼 絞線構(gòu)成，其中，有至少一股鋼絞線為上述圖1中所示的測量式鋼絞線。
另外，在本實用新型實施例中，上述有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置還 可以包括振弦式應變傳感器25。例如，如圖2所示，在上述預應力孔道 波紋管21外，沿著所述預應力孔道波紋管21的軸向(即延伸方向)預埋有 一個或多個振弦式應變傳感器25，且每一個振弦式應變傳感器25分別與相 應的所述測量式鋼絞線中的光纖光柵應變傳感器121中的一個光纖光柵測 點26在所述預應力孔道波紋管21的徑向上對齊。例如，如圖2所示，每一 個振弦式應變傳感器25的中心位置都分別與所述光纖光柵應變傳感器121 中一個光纖光柵測點26的中心位置對齊；另外，所述振弦式應變傳感器25 與所述預應力孔道波紋管21外壁的距離可以根據(jù)實際應用情況進行調(diào)整， 一般情況下，可將上述的距離設定為10厘米(cm)。所述振弦式應變傳感 器25用于測量混凝土的應變，并將所測量得到的數(shù)據(jù)作為上述測量式鋼絞 線中的光纖光柵應變傳感器121的輔助測量數(shù)據(jù)。該輔助測量數(shù)據(jù)可對上述 光纖光柵應變傳感器121所測得的數(shù)據(jù)進行相應的補充或論證。此外，在本實用新型實施例中，上述有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置還
可以包括溫度傳感器(圖2中未示出)。例如，可在上述光纖光柵應變傳 感器121中設置或加裝不受外力影響、只受溫度作用的溫度傳感器；或者， 將上述振弦式應變傳感器25的內(nèi)部線圏作為銅電阻式溫度傳感器的接線， 從而可測得該溫度傳感器的溫度；或者，可在上述振弦式應變傳感器25中 加裝半導體溫度傳感器或熱電偶作為溫度傳感器。由于上述溫度傳感器與應
變測點的位置比較接近，因此兩者的溫度也基本一致，所以通過上述溫度傳 感器，可測得相應的應變測點的溫度數(shù)據(jù)。該溫度數(shù)據(jù)可為上述被測的預應 力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提供溫度場、修正上述振弦式應變傳感器的熱輸出、修正 上述光纖光柵應變傳感器的熱輸出等。
在以上的實施例中，以由7根粗細、長度均相同的圓形斷面的鋼絲絞合 而成的鋼絞線為例對本實用新型的技術(shù)方案進行說明。相類似的，對于由其 它的多根(例如，2或3根)鋼絲絞合而成的鋼絞線，也可使用本實用新型 的技術(shù)方案，在此不再贅述。
由上可知，在本實用新型的實施例中提供了一種有粘結(jié)預應力鋼束力值 監(jiān)測裝置，由于該裝置中的有粘結(jié)預應力鋼束中包括至少一股測量式鋼絞 線，且所述測量式鋼絞線中具有至少一個光纖光柵-碳纖維應變傳感器，因 此可以解決有粘結(jié)預應力鋼束的力值測定的問題，從而可測得力值沿鋼束長 度的分布以及該有粘結(jié)預應力鋼束在整個壽期內(nèi)預應力的損失量值，使得可 對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確地監(jiān)測，進而可對工程結(jié)構(gòu)進行可靠的
安全評估。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新 型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同 替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置，應用于預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，其特征在于，所述裝置包括預應力孔道波紋管和包括至少一股測量式鋼絞線的有粘結(jié)預應力鋼束；其中，所述預應力孔道波紋管內(nèi)部沿該預應力孔道波紋管軸向敷設有所述有粘結(jié)預應力鋼束，該有粘結(jié)預應力鋼束的兩端分別伸出于所述預應力孔道波紋管的兩端之外；且在使用狀態(tài)時，所述預應力孔道波紋管內(nèi)灌有水泥漿，所述預應力孔道波紋管外灌有混凝土；所述測量式鋼絞線包括至少一根圓形斷面的鋼絲和與所述鋼絲具有相同圓形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器；所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器外表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與其相鄰的鋼絲膠結(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光纖光柵-碳纖維應變 傳感器包括光纖光柵應變傳感器和包裹在所述光纖光柵應變傳感器外表面上 的碳纖維保護層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述光纖光柵應變傳感器分 布有至少 一個光纖光柵測點。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括在所述預應力孔道波紋管外，沿所述預應力孔道波紋管軸向預埋有至少一 個振弦式應變傳感器，且每一個振弦式應變傳感器分別與一光纖光柵測點在所 述預應力孔道波紋管的徑向上對齊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述光纖光柵應變傳感器還 包括有溫度傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述振弦式應變傳感器中包 括有溫度傳感器。
7、 一種鋼絞線，其特征在于，該鋼絞線包括至少一根圓形斷面的鋼絲和 與所述鋼絲具有相同圓形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器；所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器外表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與其相鄰的鋼絲膠結(jié)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼絞線，其特征在于，所述鋼絲的數(shù)目為6根， 且具有相同圓形斷面；所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器位于所述鋼絞線的軸 心位置。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋼絞線，其特征在于所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器和與其相鄰的鋼絲之間的間隙填充有高 強度結(jié)構(gòu)膠。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋼絞線，其特征在于，所述光纖光柵-碳 纖維應變傳感器包括光纖光柵應變傳感器和包裹在所述光纖光柵應變傳感器 外表面上的碳纖維保護層。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的鋼絞線，其特征在于 所述光纖光柵應變傳感器位于所述碳纖維保護層的軸心位置。
12、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的鋼絞線，其特征在于，所述光纖光柵應變傳感 器包括至少一個光纖光柵測點。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鋼絞線，其特征在于 所述光纖光柵-碳纖維應變傳感器的力學參數(shù)與所述鋼絲的力學參數(shù)相同或相近似。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的鋼絞線，其特征在于，所述力學參數(shù)包括彈 性模量、極限強度和延伸率。
專利摘要本實用新型公開了一種有粘結(jié)預應力鋼束力值監(jiān)測裝置，包括預應力孔道波紋管和包括至少一股測量式鋼絞線的有粘結(jié)預應力鋼束；預應力孔道波紋管內(nèi)部沿該預應力孔道波紋管軸向敷設有有粘結(jié)預應力鋼束，該有粘結(jié)預應力鋼束的兩端分別伸出于預應力孔道波紋管的兩端之外；且在使用狀態(tài)時，預應力孔道波紋管內(nèi)灌有水泥漿，管外灌有混凝土；測量式鋼絞線包括至少一根圓形斷面的鋼絲和與所述鋼絲具有相同圓形斷面的光纖光柵-碳纖維應變傳感器；光纖光柵-碳纖維應變傳感器外表面涂敷有高強度結(jié)構(gòu)膠，并與其相鄰的鋼絲膠結(jié)。通過上述裝置，可測得力值沿鋼束長度的分布及鋼束在整個壽期內(nèi)預應力的損失量值，使得可對有粘結(jié)預應力鋼束的力值進行精確監(jiān)測。
文檔編號G01L1/24GK201266127SQ20082012277
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者宋正峰, 張際斌, 林松濤, 王永煥 申請人:中冶建筑研究總院有限公司