CN101776431A - 一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计 - Google Patents

Abstract

本发明一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计，属于土木工程测试仪器领域。主要由上部腔室、下部腔室、信号拾取装置和信号传输系统构成，上部腔室和下部腔室通过螺纹连接在一起。应变计粘贴在钢筋上，钢筋受力变形时，金属贴片即感受作用力而发生轴向变形，带动两个支架向两侧拉开，振弦被拉紧，振弦固有频率发生改变，根据频率变化量可间接测得应力变化。本发明避免了传统钢筋应变计需截断钢筋的缺点，使用时可根据钢筋规格选择对应规格的下部腔室并与上部腔室组合，应变计周围的橡胶套可以避免或减少周边砂浆或混凝土等结构变形对应变计受力状态的影响，减小测量误差，加工方便，结构简单，造价低廉。可广泛应用于机械、地震、矿业等部门。

Description

一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计

技术领域

本发明属于土木工程测试仪器领域，涉及振弦式应变计、轴力计领域，尤其一种测量钢筋、锚杆的应力应变的表面粘贴型振弦式钢筋应变计。

背景技术

目前，利用谐振原理设计的振弦式钢筋应变计测量钢筋应变是广泛采用的方法。该方法在使用过程中，针对不同的使用条件进行了大量的改进，大幅提高了测量精度和实用性。这类应变计设计简单，能够满足一定的工程测量需要。但是有如下不足之处：

(1)传统的钢筋应变计(应力计)外形为圆柱形，使用时需要截断锚杆、钢筋，将其焊接或者通过螺纹连接在截断部位，测量时随着外力的变化，应变计直接受到应力作用，所以安装较为复杂。

(2)这类钢筋应变计使用时需要截断锚杆、钢筋，破坏了钢筋和锚杆的完整性，降低了锚杆、钢筋的强度。

(3)此类钢筋应变计与锚杆、钢筋连接的部位，由于钢筋与应变计截面尺寸不一致及安装要求的限制，容易产生应力集中，使得应变计测量结果与锚杆、钢筋受到的实际应力产生误差，降低了测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服现有应变计的不足，根据谐振原理设计出能够测量钢筋轴向应变的应变计，并且加工方便，结构简单，造价低廉的表面粘贴型振弦式钢筋应变计。

本发明的技术方案是：一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计，该应变计由上部腔室，下部腔室，信号拾取装置和信号传输系统构成；

其中，上部腔室和下部腔室通过螺纹连接在一起；

所述信号拾取装置由金属贴片，振弦支架，振弦和振弦夹紧装置构成；所述振弦通过振弦夹紧装置固定在振弦支架上，所述振弦支架沿长度方向固定在所述金属贴片的上表面中轴线位置上，所述金属贴片与所述下部腔室的底部固接；

所述信号传输系统包括由线圈，导线连接件，电流线和线圈铁芯构成；所述线圈和线圈铁芯固定在上部腔室中，线圈顶部安装有导线连接件，线圈通过导线连接件与电流线连接。

所述金属贴片的横截面为半圆形或弧形。

所述上部腔室和所述下部腔室的外层设有橡胶套，避免了外部砂浆或混凝土等结构变形对应变计的挤压，使测得的钢筋应变及轴力的精度较高。

所述上部腔室设有屏蔽线，用于屏蔽外部磁场干扰。屏蔽线与上部腔室直接连接，外部杂散电磁场通过金属的上部腔室传导至屏蔽线，从而保护传感器内部的微弱电磁场不受外界影响。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明在用于测量时直接粘贴在钢筋或锚杆表面，可适用于不同规格的钢筋，不需要截断锚杆、钢筋，同时可减小或避免周边砂浆或混凝土等结构变形对其产生的影响，可准确测量钢筋或锚杆的变形、受力状态；而且本发明型加工、使用方便，结构简单，造价低廉。

附图说明

图1是本发明表面粘贴型振弦式钢筋应变计的结构示意图。

图2是本发明表面粘贴型振弦式钢筋应变计剖面图。

图3是本发明应变计上下腔室连接示意图。

图4是本发明的导线连接件详图。

图中：

1.钢筋            8.屏蔽线

2.金属贴片        9.线圈铁芯

3′.上部腔室      10.振弦

3.下部腔室        11.振弦夹紧装置

4.振弦支架        12.橡胶套

5.线圈            13.粘结剂

6.导线连接件      40.螺纹

7.电流线

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明：

如图1、图2所示，本发明一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计，该应变计包括上部腔室3′，下部腔室3，信号拾取装置和信号传输系统组成；

其中，信号拾取装置由金属贴片2，振弦支架4，振弦10和振弦夹紧装置11构成；振弦10通过振弦夹紧装置11固定在振弦支架4上，振弦支架4沿长度方向固定在金属贴片2的上表面中轴线位置上，金属贴片2固接在下部腔室3的底部；金属贴片2的下表面通过粘结剂13与钢筋1粘贴；

信号传输系统包括由线圈5、导线连接件6、电流线7和线圈铁芯9构成；线圈5和线圈铁芯9固定在上部腔室3′上，线圈5顶部安装有导线连接件6，线圈5通过导线连接件6与电流线7连接，导线连接件6上连接有屏蔽线8；

上部腔室3′和下部腔室3通过螺纹40连接在一起；上部腔室3′和下部腔室3外表面设有橡胶套12。

如图3所示，本发明的应变计上下腔室采用螺纹40连接方式。

如图4所示，本发明的电流线7、屏蔽线8与导线连接件6的连接方式。

在测量时，将应变计金属贴片2用粘结剂13与待测钢筋1直接粘贴。当钢筋1应力变化时，金属贴片2即感受应力而产生变形，从而带动两个振弦支架4向两侧拉开，振弦10被拉紧，振弦10固有频率发生改变，根据振弦频率的变化量可间接测量应变及应力大小。

表面粘贴型振弦式钢筋应变计采用间歇激励方式，线圈铁芯9上绕有一个线圈5，线圈5中无电流时，线圈铁芯9对振弦10无吸引力。当线圈5中通过一个脉冲电流，线圈5中的线圈铁芯9会对振弦10产生引力而使振弦10绷紧，当脉冲电流消失后，振弦10即被松开产生振动，产生的感应电流从电流线7中输出；粘贴在钢筋1上的金属贴片2随着钢筋1的受力而变形，振弦支架4之间的距离产生变化，即振弦10的长度变化，从而振弦10的固有频率改变，通过测量感应电流频率来间接测量钢筋1的应变和应力。

应变计中的屏蔽线8与上部腔室3′相连，这样，上部腔室3′将盒体内产生电磁场的区域与外界隔离开，可以屏蔽外界电磁场对应变计内部电磁场的干扰，因为振弦振荡产生的感应电流很微弱，必须对外界磁场干扰进行屏蔽，才能保证测量精度。

下部腔室规格与钢筋断面参数有关，使用时根据钢筋规格选择对应规格的下部腔室，并与上部腔室组合形成完整的表面粘贴型振弦式钢筋应变计。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种表面粘贴型振弦式钢筋应变计，其特征在于，该应变计包括上部腔室(3′)，下部腔室(3)，信号拾取装置和信号传输系统构成；其中，上部腔室(3′)和下部腔室(3)通过螺纹(40)连接在一起；

所述信号拾取装置由金属贴片(2)，振弦支架(4)，振弦(10)和振弦夹紧装置(11)构成；所述振弦(10)通过振弦夹紧装置(11)固定在振弦支架(4)上，所述振弦支架(4)沿长度方向固定在所述金属贴片(2)的中轴线位置上，所述金属贴片(2)固接在所述下部腔室(3)的底部；

所述信号传输系统由线圈(5)，导线连接件(6)，电流线(7)和线圈铁芯(9)构成；所述线圈(5)和所述线圈铁芯(9)与所述上部腔室(3′)固接，所述线圈(5)顶部设有所述导线连接件(6)，所述线圈(5)通过所述导线连接件(6)与所述电流线(7)连接。

2.根据权利要求1所述的表面粘贴型振弦式钢筋应变计，其特征在于，所述金属贴片(2)的横截面为半圆形或弧形。

3.根据权利要求1所述的表面粘贴型振弦式钢筋应变计，其特征在于，所述上部腔室(3′)和所述下部腔室(3)的外层设有橡胶套(12)。

4.根据权利要求1所述的表面粘贴型振弦式钢筋应变计，其特征在于，所述上部腔室(3′)设有屏蔽线(8)，通过所述导线连接件(6)与所述上部腔室(3′)进行连接。

5.根据权利要求1所述的表面粘贴型振弦式钢筋应变计，其特征在于，所述上部腔室(3′)和所述下部腔室(3)为金属材质。

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