专利名称：折线配筋T梁的光纤Bragg光栅应力测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种折线配筋T梁的应力测量技术，具体涉及一种测量折线配筋 T梁钢绞线的锚固端总体拉拔力及梁内混凝土的应力、应变的光纤Bragg光栅的分布式测量装置。属光电子测量技术领域。
背景技术：
T形截面梁在中、小跨径公路桥梁中应用较为广泛，桥梁工程T梁采用折线配筋可以使接近锚固端的部分混凝土受预剪力的作用，不但控制梁端斜裂缝的出现，而且可以使结构外载荷先抵消混凝土预应力，该预应力由锚头锚板施加，可间接提高混凝土抗拉强度。在混凝土内部，钢绞线张拉预加应力后，因为摩擦损失和横向应力分散，各部分混凝土的应力分布并不均勻，如在较大跨度和非圆润弯曲和非对称形态结构构件中，各部位混凝土受力状态可能有较大差别。当混凝土拉压应变超越极限破坏载荷下，混凝土拉应变 230、压应变1700的极限应变后混凝土就会开裂。一般地，纵向受拉预应力筋最大应变变化不小于3. 5%，由于其测量范围太大，无法将光纤Bragg光栅直接粘贴在钢绞线上。与本专利最接近的材料是王中仓撰写的“鄄城黄河大桥钢绞线张拉及放张过程施工监测”《科技创新导报》2009年第观期，69 70。其中，利用电阻应变片获取混凝土内单根钢绞线的张拉应力。由于预应力钢绞线的整体拉拔力由外露端钢绞线由夹片施加给锚板，其方法只能反映单根局部应力应变，不能完全反应钢绞线整体拉拔力大小。电阻应变片属于相对测量法，获取的是被测参量的变化量，难以实现长期稳定测量。
发明内容本实用新型的目的是利用光纤Bragg光栅提供一种测量折线配筋T梁钢绞线的锚固端总体拉拔力及梁内混凝土的应力、应变的测量装置。实现本实用新型专利目的所采取的技术方案是在各束钢绞线外露锚固端，总体拉拔力由卡片夹紧钢绞线施加给圆形锚板；预应力钢绞线的轴力峰值在端头锚板处，将光纤Bragg光栅粘贴在锚板外表面，将锚板处的应变量转换成光纤Bragg光栅的波长移位，光纤Bragg光栅通过光纤与信号处理装置连接，利用信号处理装置的解调仪得出光纤Bragg 光栅中心波长的移位值。将锚板23经紧固孔M紧固在混凝土梁上，锚头部位钢绞线沈整体拉拔力由夹片 22传递给带圆孔的圆柱形锚板23，将1只光纤Bragg光栅21沿轴向粘贴于圆形锚板外壁上，光纤Bragg光栅21信号再通过光纤27弓丨出测量总体拉拔力，锚板轴向受力产生微小变形，该应变被粘贴在其外壁上的光纤Bragg光栅21所测量。光纤光栅31粘贴于开孔内管32，开孔内管32通过螺纹利用法兰与外管33连接， 外管紧固于波纹管35内的混凝土，传感器由钢绞线35牵引至测点；当混凝土预制T梁受到载荷作用时。工作原理是，在锚头部位总体拉拔力由卡片夹紧钢绞线施加给圆形锚板。预应力钢绞线的轴力峰值在端头锚板处，当钢绞线总体拉拔力发生变化时引起粘贴在圆形锚盘外壁上的光纤Bragg光栅的Bragg波长产生移位。在T梁混凝土内部，将应变传感结构牵引至配筋过弯位置，用混凝土灌浆浇注在波纹管内。混凝土受到荷载作用产生拉压应变，该应变量被粘贴在应变传感结构内管上的光纤Bragg光栅所测量。本实用新型专利的数学模型如下(1)折线配筋外露端锚板总体拉拔力的测量当折线配筋钢绞线在混凝土结构体受轴向拉、压力时，将力传递给圆形锚板，其所受压应力为
Pσ = —(1)
A式中，A为圆形锚板的截面积。根据胡克定律，轴向拉力σ与弹性体应变ε的关系为可表示为σ = E ε(2)式O)中，E为圆形锚板的弹性模量。将(2)式代入⑴式可得拉拔力为F = EA ε(3)将1个光纤Bragg光栅粘贴在圆形锚板上，测得应变值
_9],=為⑷上式中，λ B为光纤Bragg光栅的中心波长，Δ λ B为波长移位量，Pe = 0. 22为有效弹-光系数，ε为轴向应变量。将(4)式代入(3)式中得到预应力钢绞线总体拉拔力大小与光纤Bragg光栅波长移位得关系
权利要求1.一种折线配筋T梁的光纤Bragg光栅应力测量装置，其特征是在各束钢绞线外露锚固端，总体拉拔力由卡片夹紧钢绞线施加给圆形锚板；预应力钢绞线的轴力峰值在端头锚板处，将光纤Bragg光栅粘贴在锚板外表面，锚板处的应变量转换成光纤Bragg光栅的波长移位，光纤Bragg光栅通过光纤与信号处理装置连接，利用信号处理装置的解调仪得出光纤Bragg光栅中心波长的移位值。
2.按照权利要求1所述的折线配筋T梁的光纤Bragg光栅应力测量装置，其特征是将锚板经紧固孔04)紧固在混凝土梁上，锚头部位钢绞线06)整体拉拔力由夹片02) 传递给带圆孔的圆柱形锚板(23)，将1只光纤Bragg光栅Ql)沿轴向粘贴于圆形锚板外壁上，光纤Bragg光栅信号再通过光纤(XT)引出测量总体拉拔力，锚板轴向受力产生微小变形，该应变被粘贴在其外壁上的光纤Bragg光栅所测量。
3.按照权利要求1或2所述的折线配筋T梁的光纤Bragg光栅应力测量装置，其特征是光纤光栅(31)粘贴于开孔内管(32)，开孔内管(32)通过螺纹利用法兰与外管(33)连接，外管紧固于波纹管(35)内的混凝土，传感器由钢绞线(35)牵引至测点。
专利摘要本实用新型涉及一种折线配筋T梁的光纤Bragg光栅应力测量装置，具体涉及一种折线配筋T梁钢绞线总体拉拔力和T梁内重要位置混凝土的应力、应变的光纤Bragg光栅测量装置。属光电子测量技术领域。其工作原理是，在锚头部位总体拉拔力由卡片夹紧钢绞线施加给圆形锚板。预应力钢绞线的轴力峰值在端头锚板处，当钢绞线总体拉拔力发生变化时引起粘贴在圆形锚盘外壁上的光纤Bragg光栅的Bragg波长产生移位。在T梁混凝土内部，将应变传感结构牵引至配筋过弯位置，用混凝土灌浆浇注在波纹管内。混凝土受到荷载作用产生拉压应变，该应变量被粘贴在应变传感结构内管上的光纤Bragg光栅所测量。
文档编号G01L1/24GK202049004SQ20102066467
公开日2011年11月23日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者孟磊, 李川 申请人:昆明理工大学
专业数控铣床产品供应商
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