CN215640805U - 一种植筋粘接强度的监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种植筋粘接强度的监测装置，植筋的一端固定设置于混凝土内，植筋的另一端伸出混凝土并向外延伸，包括连接部、信号发送检测装置和电脑分析终端，信号发送检测装置与电脑分析终端信号连接，信号发送检测装置具有发射部和检测部；发射部设置在连接部上，检测部设置在连接部或者混凝土内，发射部与检测部信号连接；连接部设置于植筋远离混凝土一端的表面，并与之可拆卸式连接。通过设置信号发送检测装置，可实现植入钢筋与混凝土之间粘接力变化的长期在线监测和识别，并且操作简单易行；设置连接部，连接部磁性件，并与植筋磁吸连接，使得连接部与植筋可拆卸式连接，检测时简单方便。

Description

一种植筋粘接强度的监测装置

技术领域

本实用新型涉及植筋粘接强度检测技术领域，尤其涉及一种植筋粘接强度的监测装置。

背景技术

植筋是在已有混凝土结构或构件上根据工程拟需用钢筋，以适当的钻孔和深度，采用化学胶粘剂使新增的拟用钢筋与混凝土粘结牢固，并使新增钢筋(通常称为植筋)能发挥设计所期望的性能；使用植筋加固后的混凝土结构，由于植筋的耦合作用，新旧结构能够共同承担外界荷载；作用在植筋上的拉力通过化学胶粘剂向混凝土中传递，因此植入钢筋和混凝土之间的粘接强度与加固后的结构安全性能息息相关。

现有植筋粘接强度的检测一般通过原位拉拔试验进行，但是这种破坏性的检测方法只能用于部分植筋的抽检，难以对所有植筋，更无法对服役结构中的植筋进行检测。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种植筋粘接强度的检测装置，解决了现有技术中，无法对处于服役中的植筋进行检测以及检测程序繁琐复杂的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种植筋粘接强度的监测装置，植筋的一端固定设置于混凝土内，植筋的另一端伸出混凝土并向外延伸，包括连接部、信号发送检测装置和电脑分析终端，其中，

信号发送检测装置与电脑分析终端信号连接，信号发送检测装置具有发射部和检测部；

发射部设置在连接部上，检测部设置在连接部或者混凝土内，发射部与检测部信号连接；

连接部设置于植筋远离混凝土一端的表面，并与之可拆卸式连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，连接部与植筋相邻的一侧面设置为凹面，并通过凹面与植筋表面贴合，与凹面相对的连接部的另一表面设置有凹槽。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置的发射部固定设置于凹槽内；所述信号发送检测装置的检测部埋设于可移动压电陶瓷驱动器四周的混凝土中，其位于混凝土中的深度与植筋的埋入深度相适配。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置的发射部是可移动压电陶瓷驱动器；所述信号发送检测装置的检测部是压电智能骨料传感器。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置包括信号发生器，信号发生器位于混凝土层外部；信号发生器可移动压电陶瓷驱动器电性连接，并向可移动压电陶瓷驱动器发送激励信号。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置还包括数据采集设备，数据采集设备位于混凝土层外部；数据采集设备分别与压电智能骨料传感器和电脑分析终端电性连接，并通过压电智能骨料传感器检测可移动压电陶瓷驱动器输出的响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置的发射部和检测部均固定设置于并固定设置于凹槽内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置的发射部和检测部设置为一体式的自驱动自感应传感器。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述信号发送检测装置包括阻抗分析仪，阻抗分析仪位于混凝土层外部；阻抗分析仪分别与自驱动自感应传感器和电脑分析终端电性连接；阻抗分析仪向自驱动自感应传感器发送激励信号，并检测自驱动自感应传感器输出的相应响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述连接部为磁性件，并与植筋磁吸连接。

本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置信号发送检测装置，信号发送检测装置具有发射部和检测部，发射部为可移动压电陶瓷驱动器，固定设置于凹槽内；检测部为压电智能骨料传感器，并埋设于可移动压电陶瓷驱动器四周的混凝土中，其位于混凝土中的深度与植筋的埋入深度相适配，信号发送检测装置包括信号发生器和数据采集设备，信号发生器和数据采集设备均设置于混凝土层外部，信号发生器可移动压电陶瓷驱动器电性连接，并向可移动压电陶瓷驱动器发送激励信号；数据采集设备分别与压电智能骨料传感器和电脑分析终端电性连接，并通过压电智能骨料传感器检测可移动压电陶瓷驱动器输出的响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。可实现植入钢筋与混凝土之间粘接力变化的长期在线监测和识别，并且操作简单易行。

(2)设置信号发送检测装置，信号发送检测装置的发射部和检测部均固定设置于并固定设置于凹槽内，且发射部和检测部设置为一体，为自驱动自感应传感器；信号发送检测装置包括阻抗分析仪，阻抗分析仪位于混凝土层外部；阻抗分析仪分别与自驱动自感应传感器和电脑分析终端电性连接；阻抗分析仪向自驱动自感应传感器发送激励信号，并检测自驱动自感应传感器输出的相应响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。可实现植筋与混凝土之间粘接力变化的长期在线监测和识别，并且操作简单易行，从而为加固结构服役期间的安全评价和寿命预测提供了科学依据，对于减少整个系统结构的监测和运行维护成本，降低由植筋加固结构中粘接力失效引起的的安全隐患和运行风险，将产生积极的意义。

(3)设置连接部，连接部磁性件，并与植筋磁吸连接，连接部与植筋相邻的一侧面设置为凹面，并通过凹面与植筋表面贴合，与凹面相对的连接部的另一表面设置有凹槽，凹槽的内壁及槽口处均设置有粘接隔离层，所述压电陶瓷片通过粘接隔离层封装于凹槽中。使得连接部与植筋可拆卸式连接，检测时简单方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置的工作原理图；

图2为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置的工作示意图；

图3为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置中自驱动自感应传感器的工作原理图；

图4为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置中自驱动自感应传感器的工作示意图；

图5为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置中连接部的结构示意图；

图6为本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置中压电陶瓷片的安装示意图。

图中：1、连接部，101、凹槽，2、可移动压电陶瓷驱动器，3、压电智能骨料传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-6所示，本实用新型的一种植筋粘接强度的检测装置包括连接部1、信号发送检测装置和电脑分析终端。

植筋在已有混凝土结构或构件上根据工程拟需用钢筋，以适当的钻孔和深度，采用化学胶粘剂使新增的拟用钢筋与混凝土粘结牢固，从而植筋的一端固定设置于混凝土内，植筋的另一端伸出混凝土并向外延伸。信号发送检测装置与电脑分析终端信号连接，且具有发射部和检测部，其中发射部设置在连接部上，检测部设置在连接部或者混凝土内，发射部与检测部信号连接；发射部发出的信号经过植筋传递至混凝土中，产生的响应信号被检测部接收，并发送至电脑分析终端，电脑分析终端通过评判信号指标的变化得出植入钢筋与混凝土之间粘接力的变化情况。连接部1可为磁铁，并与植筋远离混凝土一端的表面磁吸连接，从而达到可拆卸的效果；连接部1与植筋相邻的一侧面设置为凹弧面，并通过凹弧面与与植筋表面贴合，与凹面相对的连接部的另一表面设置有凹槽101，凹槽101的内壁及其槽口处均设置有粘接隔离层，粘接隔离层可采用环氧树脂，用于绝缘防水，还具有粘接固定的作用；发射部设置于凹槽101中，检测部可设置于混凝土中、也可设置于凹槽101中。

在本实用型的一个具体实施中，信号发送检测装置包括可移动压电陶瓷驱动器2、压电智能骨料传感器3、信号发生器和数据采集设备。可移动压电陶瓷驱动器可采用剪切型压电陶瓷片，可移动压电陶瓷驱动器为信号发送检测装置的发射部，并通过粘接隔离层封装于凹槽101内。压电智能骨料传感器3可采用压缩型陶瓷片，为信号发送检测装置的检测部，若干压电智能骨料传感器3均匀埋设于可移动压电陶瓷驱动器四周的混凝土中，其位于混凝土中的深度与植筋的埋入深度相适配。信号发生器可采用现有技术，信号发生器设置于混凝土层外部，可通过BNC线缆与可移动压电陶瓷驱动器电性连接。数据采集设备可采用NI信号采集卡，数据采集设备也设置于混凝土层外部，可通过BNC电缆与压电智能骨料传感器3电性连接，通过USB线缆与电脑分析终端电性连接。信号发生器产生一定频段的正弦扫频激励电信号，并将激励电信号传输至可移动压电陶瓷驱动器；可移动压电陶瓷驱动器下向相邻的压电陶瓷传感器，接收可移动压电陶瓷驱动器通过植筋、环氧树脂与混凝土构件传递的激励信号，并将激励信号转化为电信号传输到数据采集设备的输入端；数据采集设备将电信号转化为数字信号，并传输到电脑分析终端。在电脑分析终端的系统中，将环氧树脂完全凝固状态后且没有外力作用下所测得的压电陶瓷传感器信号定义为基准信号，并以此为基础构建识别特征参数基准值；植筋在服役期间受到不同外力作用下，所测得的可移动压电陶瓷驱动器的信号，并计算该信号的识别特征参数，将该识别特征参数与识别参数基准值对比并计算受力评价指标；基于监测评价指标的变化得出植筋与混凝土构件之间粘结力的变化情况；所定义的评价指标越大，则表明被测量粘结部位植筋与混凝土之间的脱离情况越严重。

本实施例的基本原理是：将压电智能骨料传感器3埋在混凝土内部，而可移动压电陶瓷驱动器可通过连接部1与伸出混凝土表面的植筋可拆式连接；通过信号发生器使得可移动压电陶瓷驱动器2产生兰姆波，当粘结强度较小时，兰姆波在传播过程中容易耗散或吸收，导致压电智能骨料传感器3接收到的信号能量较小，反之，当当粘结强度较大时，压电智能骨料传感器3所接收到的对应信号能量较大；通过移动压电陶瓷驱动器2在混凝土接收到信号的衰减程度，即可间接反映出植筋与混凝土构件粘结强度的变化并对其进行准确地评估和监测。

在本实用型的一个具体实施中，信号发送检测装置包括自驱动自感应传感器和阻抗分析仪。自驱动自感应传感器可采用剪切型压电陶瓷片，自驱动自感应传感器为信号发送检测装置的检测部和发射部，并通过粘接隔离层封装于凹槽101内。阻抗分析仪可采用高精度阻抗分析仪，阻抗分析仪设置于混凝土层外部，通过两根导线分别连接自驱动自感应传感器的正负极，通过GPIB数据总线连接电脑分析终端。电脑分析终端控制阻抗分析仪产生一扫频电压信号，阻抗分析仪信号输出到自驱动自感应传感器上，自驱动自感应传感器利用自身压电材料的逆压电效应，在扫频电压信号的作用下，自驱动自感应传感器产生机械振动，从而带动其通过连接部所连接的植筋产生振动响应，与此同时，振动响应信号可被自驱动自感应传感器所捕捉或采集，利用压电材料的正压电效应，自驱动自感应传感器将捕捉的振动响应信号转化为电阻抗信号，并传回到阻抗分析仪；阻抗分析仪将接收的电阻抗信号转化为数字信号，并传输回电脑分析终端。在电脑分析终端的系统中，将植筋与混凝土在粘接剂凝固后没有外力作用情况下所测得的压电陶瓷传感器信号定义为基准信号，从而构建识别特征参数基准值，然后通过监测植筋在服役期间受到不同外力作用下测量信号的识别特征参数，将该识别特征参数与识别基准值对比分析并计算受力评判指标，通过监测评判指标的变化得出植入钢筋与混凝土之间粘接力的变化情况。所定义的评判指标越大,则表明被测植筋粘结强度越大。

本实施例的基本原理是：输入高频交流电压对自驱动自感应传感器进行高频激励，由于压电材料的逆压电效应，激励电压使自驱动自感应传感器产生定向的机械振动，从而带动植筋的主体结构发生振动，此时植筋与自驱动自感应传感器相互藕合，植筋主体结构的物体特性参数质量、刚度和阻尼变化直接影响到与之藕合的自驱动自感应传感器的振动响应，在压电材料正压电效应的作用下，自驱动自感应传感器将振动响应信号输出为电阻抗信号，因此通过监测自驱动自感应传感器的电阻抗信号的变化即可间接地反映出植筋主体结构的振动特性，即植筋与混凝土粘接强度的健康状况。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植筋粘接强度的监测装置，植筋的一端固定设置于混凝土内，植筋的另一端伸出混凝土并向外延伸，其特征在于：包括连接部(1)、信号发送检测装置和电脑分析终端，其中，

信号发送检测装置与电脑分析终端信号连接，信号发送检测装置具有发射部和检测部；

发射部设置在连接部(1)上，检测部设置在连接部或者混凝土内，发射部与检测部信号连接；

连接部(1)设置于植筋远离混凝土一端的表面，并与之可拆卸式连接。

2.如权利要求1所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：连接部(1)与植筋相邻的一侧面设置为凹面，并通过凹面与植筋表面贴合，与凹面相对的连接部(1)的另一表面设置有凹槽(101)。

3.如权利要求2所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置的发射部固定设置于凹槽(101)内；所述信号发送检测装置的检测部埋设于可移动压电陶瓷驱动器四周的混凝土中，其位于混凝土中的深度与植筋的埋入深度相适配。

4.如权利要求3所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置的发射部为可移动压电陶瓷驱动器(2)；所述信号发送检测装置的检测部为压电智能骨料传感器(3)。

5.如权利要求4所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置包括信号发生器，信号发生器位于混凝土层外部；信号发生器可移动压电陶瓷驱动器(2)电性连接，并向可移动压电陶瓷驱动器(2)发送激励信号。

6.如权利要求5所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置还包括数据采集设备，数据采集设备位于混凝土层外部；数据采集设备分别与压电智能骨料传感器(3)和电脑分析终端电性连接，并通过压电智能骨料传感器(3)检测可移动压电陶瓷驱动器(2)输出的响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。

7.如权利要求2所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置的发射部和检测部均固定设置于并固定设置于凹槽(101)内。

8.如权利要求7所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置的发射部和检测部设置为一体式结构，该一体式结构的发射部和检测部为自驱动自感应传感器。

9.如权利要求8所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述信号发送检测装置包括阻抗分析仪，阻抗分析仪位于混凝土层外部；阻抗分析仪分别与自驱动自感应传感器和电脑分析终端电性连接；阻抗分析仪向自驱动自感应传感器发送激励信号，并检测自驱动自感应传感器输出的相应响应信号，将该响应信号输出至电脑分析终端。

10.如权利要求2所述的一种植筋粘接强度的监测装置，其特征在于：所述连接部(1)为磁性件，并与植筋磁吸连接。

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