CN216893150U - 一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒 - Google Patents

Abstract

一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，属于装配式结构健康监测领域，包括半灌浆套筒本体，该套筒本体的两端分别焊接有第一、第二焊接块，第一焊接块和出浆嘴孔壁上设有连通的第一贯穿孔；第二焊接块和灌浆嘴孔壁上设有连通的第二贯穿孔；灌浆嘴孔壁上设有连通灌浆套筒本体内部腔体的第三贯穿孔；安装在第一、第二贯穿孔内的光纤光栅传感器一端与待接钢筋相连，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接；位于第三贯穿孔内的光纤光栅传感器一端设在灌浆套筒本体内部腔体的内表面上，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接。本实用新型可实现对半灌浆套筒的全方位监测，具有检测精度高、可进行长期监测等优点，易于推广使用。

Description

一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒

技术领域

本实用新型属于装配式结构健康监测领域，尤其涉及一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒。

背景技术

近年来，国家大力发展绿色建筑，装配式建筑因其具有生产率高、建设成本低、环境污染小等优势逐步成为建筑业绿色可持续发展的主力军。而装配式建筑关键的环节之一就是连接节点的可靠性，套筒灌浆连接技术是目前装配式建筑的主要连接方式，其套筒本体通常采用球墨铸铁制造，套筒内部填充高强度灌浆料与待插钢筋粘结锚固形成整体连接节点；因此，套筒内部灌浆料的密实程度及套筒两端连接钢筋的性能直接影响装配式建筑连接节点的可靠性和稳定性，在很大程度上决定了建筑物的安全。

装配式建筑的灌浆套筒连接节点需要人工灌浆，现场施工质量受工人素质影响很大，加上套筒内部的不规则性，以及漏浆，气泡，堵塞等各种原因，容易出现灌浆不密实的情况，严重影响节点的连接性能；而在整个连接节点中，钢筋的性能也决定了连接节点的质量，当钢筋的强度降低、锈蚀率增加将会影响整个连接节点的耐久性和安全性，而投入实际工程中就很难对该处钢筋进行有效的状态监测。目前针对两者的检测手段分别有基于放射线的检测技术、基于超声波的检测技术、基于冲击回波的检测技术、预埋钢丝拉拔法和红外线扫描检测法、雷达法反射法、射线照相检测法、电磁感应法等；而大部分检测技术在实际应用时都存在一些问题，如检测精度低、寿命短、成本高、污染大等，很难在实际使用时达到理想的效果。

光纤光栅传感技术已广泛应用于土木工程中，早在上个世纪80年代美国、英国等相继将光纤光栅传感技术应用于多座大型桥梁的结构健康监测中，我国著名的“水立方、五棵松”等大型体育馆也都使用了光纤光栅传感技术进行结构的安全监测，且检测的手段具有精确度高、寿命长、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀等优点，各种结果表明光纤光栅的耐久性和稳定性能够满足结构的长期甚至全寿命周期的监测。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，解决现有技术中存在的无法同时监测灌浆套筒内部灌浆程度及套筒两端钢筋变化状态的问题，且检测精度高，可进行长期监测，提高套筒连接节点的可靠性。

解决上述技术问题的技术方案是：一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，包括半灌浆套筒本体，半灌浆套筒本体的内部腔体为灌浆部位，半灌浆套筒本体的一端为预埋端，另一端为密封端，该预埋端和密封端分别与待接钢筋相连，半灌浆套筒本体上还分别设有出浆嘴和灌浆嘴；所述半灌浆套筒本体的预埋端外表面上焊接有与出浆嘴连接的第一焊接块，该第一焊接块和出浆嘴孔壁上设有连通的L形第一贯穿孔；半灌浆套筒本体的密封端外表面上焊接有与灌浆嘴连接的第二焊接块，该第二焊接块和灌浆嘴孔壁上设有连通的L形第二贯穿孔；所述的灌浆嘴孔壁上还设有连通半灌浆套筒本体内部腔体的第三贯穿孔；安装在第一贯穿孔、第二贯穿孔内的光纤光栅传感器一端与待接钢筋相连，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接；位于第三贯穿孔内的光纤光栅传感器一端布设在半灌浆套筒本体内部腔体的内表面上，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述半灌浆套筒本体的内表面上设有剪力键，相邻两个剪力键之间形成凹槽，剪力键底部与凹槽平滑过渡连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的剪力键包括螺旋型剪力键和环型剪力键，所述的螺旋型剪力键设在出浆嘴与灌浆嘴之间，所述的环型剪力键设在灌浆嘴与半灌浆套筒本体的密封端端面之间。

本实用新型的进一步技术方案是：所述剪力键的截面接近梯形，剪力键与凹槽连接的底部宽度为3～5mm，剪力键的顶部宽度为2～3mm，所述螺旋型剪力键的顶部同时刻有1～2mm深的小槽，所述小槽刻满整个螺旋型剪力键。

本实用新型的进一步技术方案是：所述待接钢筋包括第一钢筋和第二钢筋；第一钢筋与半灌浆套筒本体的预埋端内部腔体通过螺纹连接；第二钢筋与半灌浆套筒本体的密封端内部腔体通过橡胶塞进行密封连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述第一焊接块的一端与出浆嘴相连，另一端与半灌浆套筒本体的预埋端齐平；第二焊接块的一端与灌浆嘴相连，另一端与半灌浆套筒本体的密封端齐平；所述的第三贯穿孔贯通半灌浆套筒本体的内部腔体并与螺旋型剪力键相连；且所述第一贯穿孔、第二贯穿孔和第三贯穿孔的贯通处均设有用于保证结构密封性的密封材料。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述第一贯穿孔、第二贯穿孔还在第一焊接块、第二焊接块的出口处通过螺纹连接有金属软管，所述金属软管为空心管，该管两端设有凸出型外螺纹，该金属软管同时螺纹连接有爪型装置，爪型装置为圆形卡箍式装置，该爪型装置通过螺栓和螺帽与待接钢筋进行夹紧。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述光纤光栅传感器包括第一光纤光栅传感器、第二光纤光栅传感器和第三光纤光栅传感器，其中第一光纤光栅传感器和第二光纤光栅传感器分别通过第一贯穿孔、第二贯穿孔，再穿入金属软管和爪型装置，最后穿出爪型装置并固定在第一钢筋、第二钢筋上，所述第三光纤光栅传感器通过第三贯穿孔再沿螺旋型剪力键布置。

本实用新型的更进一步技术方案是：所述光纤光栅传感器外部采用高弹性材料套管，同时在光纤光栅传感器表面上覆盖有一层有机聚合物，并在有机聚合物外层表面还涂有一层高分子材料。

本实用新型的更进一步技术方案是：所述数据处理单元包括光纤光栅解调仪和计算机。

由于采用上述结构，本实用新型之一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.可实现对半灌浆套筒的全方位监测

由于本实用新型的第一焊接块和出浆嘴孔壁上设有连通的第一贯穿孔；第二焊接块和灌浆嘴孔壁上设有连通的第二贯穿孔；灌浆嘴孔壁上还设有连通半灌浆套筒本体内部腔体的第三贯穿孔；安装在第一贯穿孔、第二贯穿孔内的光纤光栅传感器一端与待接钢筋相连，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接；位于第三贯穿孔内的光纤光栅传感器一端布设在半灌浆套筒本体内部腔体的内表面上，另一端通过传感器接头与数据处理单元相连接。因此，本实用新型通过三根不同位置的光纤光栅传感器可同时检测半灌浆套筒本体腔体内灌浆料的灌浆程度和两端待接钢筋的变化状态，从而可实现对半灌浆套筒的全方位监测。

2.可进行长期监测

本实用新型可实现对套筒内部灌浆料全周期的状态监测，从灌浆作业初期可实时监测套筒内部灌浆饱满情况，到后期投入使用时可随时监测套筒内部的应力变化状态；同时本实用新型可实现对套筒上下连接钢筋以及周围箍筋的长期应力状态和锈蚀程度监测，因此，本实用新型可进行长期监测。

3.检测精度高

本实用新型采用的检测传感器是光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的工作原理是：光纤光栅反射的波长可通过光纤纤芯有效折射率和光栅栅距获得，外界因素（如温度、应变、压力）可直接或间接引起光栅栅距和光纤折射率的变化，因此反射的中心波长也随之发生相应变化，通过波长的变化大小即可计算出待测物理量。因此，该传感器的检测精度较高。

4.传感器稳定性能好

本实用新型中灌浆套筒两端设有焊接块并连接有金属软管和爪型装置形成完整连接通道；传统布设方法是将传感器测点直接粘贴在钢筋表面上而其余部分则完全暴露在外部，容易在施工、环境、地震等因素下导致提前破坏，本实用新型将传感器布设在完整连接通道内，该完整连接通道与外部空间隔离开起到对内部传感器的保护作用，能提高传感器的稳定性，延长传感器的使用寿命。

进一步的，本实用新型中为了进一步提高光纤光栅传感器的稳定性，使其能够对结构进行全周期监测，所述光纤光栅传感器外部采用高弹性材料套管，使其在长期工作中始终处于弹性变形而不易破坏，同时在传感器表面上覆盖有一层有机聚合物，在进行长期监测时可使其压力灵敏度得到増敏，从而提升光纤光栅传感器的监测精确度；由于灌浆料和混凝土属于弱碱具有一定的腐蚀性，而光纤光栅的主要成分是石英，在灌浆料、混凝土以及环境的影响下容易受到腐蚀，进行长期监测势必会受到影响，因此在光纤光栅压力传感器最外层表面还涂有一层高分子材料，能很好地改进光纤光栅传感器的化学腐蚀能力，从而可以实现对结构连接节点的全寿命周期的安全性评估。

5.节省现场布设测点的时间

本实用新型提出利用光纤光栅传感技术提前将测点预制在半灌浆套筒上形成一种智能半灌浆套筒，可在具体施工时与套筒连接节点完成整体同步施工，节省了现场额外布设测点的时间；当需要检测时只需连接灌浆嘴和出浆嘴上的传感器接头即可实现对连接节点的实时检测避免额外开设检测孔影响结构的性能和外观。

6.提高第三光纤光栅传感器的灵活性

本实用新型中套筒内部使用螺旋型和环型的组合式剪力键是方便将第三光纤光栅传感器设为不同布设形式达到不同的检测效果，可将第三光纤光栅传感器设为螺旋型和环型中的一种设在螺旋型剪力键或环型剪力键上，其中螺旋型剪力键上布设的测点方便检测不同灌浆料液位面的灌浆饱满度，环型剪力键上布设的测点方便检测同一液位面处的灌浆饱满程度，因此可根据需要设在不同类型的剪力键上。

7.可提高套筒连接节点的可靠性

本实用新型不仅通过安装在第一贯穿孔、第二贯穿孔内的光纤光栅传感器来检测待接钢筋的变化状态；还通过位于第三贯穿孔内的光纤光栅传感器可检测半灌浆套筒本体腔体内灌浆料的灌浆程度，其多功能的检测手段提高了连接节点的可靠性。

8.能全面提升半灌浆套筒本体的使用性能

本实用新型中半灌浆套筒内部剪力键使用组合式剪力键,包括螺旋型和环型剪力键，与传统剪力键相比增加了剪力键的数量，能提升套筒与灌浆料之间的咬合力，且所述的剪力键与凹槽连接处通过打磨成平滑连接可有效防止灌浆中的节流现象，能提高灌浆饱满密实度，从而全面提升套筒的使用性能。

9. 可有效避免较大的安全隐患

本实用新型结合当前装配式建筑发展规律，提出利用光纤光栅传感技术提前将测点预制在半灌浆套筒上形成一种智能半灌浆套筒；当结构定期维护、长期使用或遭遇非自然灾害如地震具体需要检测时，只需连接套筒上的相关检测接头即可实现对套筒内部灌浆料和外部连接钢筋的同步检测且检测精度高，能较早的发现连接节点的损伤情况并可及时进行维护和检修，可有效避免较大的安全隐患。

10. 结构简单，成本低，使用范围广

本实用新型的内部结构简单，成本低，方便操作使用，用于检测的传感器检测精确度高、寿命长、耐高温、抗电磁干扰，因此使用范围广，且多功能的检测手段提高了连接节点的可靠性，为结构后期的维护检修提供了便利，从而能够保证结构的抗震性能，为装配式建筑的发展添砖加瓦。

下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型之一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型之一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒的结构示意图；

图2为实施例一中半灌浆套筒本体的内部构造图；

图3为实施例一中半灌浆套筒本体的外部构造图；

图4为图2中A1处的放大图；

图5为图2中A2处的第三光纤光栅传感器安装位置图；

图6为实施例一中的第一、第二光纤光栅传感器安装示意图；

图7为图2中A3处的第三光纤光栅传感器安装示意图；

图8为实施例一中的金属软管结构示意图；

图9为实施例一中的爪型装置结构示意图；

图10为实施例一中的光纤光栅传感器的结构示意图；

图11为第三光纤光栅传感器的另一安装位置示意图；

图12为第三光纤光栅传感器的又一安装位置示意图；

在上述附图中，各零件的标号如下：

1-半灌浆套筒本体，101-预埋端，102-密封端，103-出浆嘴，104-灌浆嘴，

105-第一焊接块，106-第二焊接块，107-剪力键，1071-螺旋型剪力键，

1072-环型剪力键，1073-小槽，108-凹槽；

2-待接钢筋，201-第一钢筋，202-第二钢筋；

3-光纤光栅传感器；

301-第一光纤光栅传感器，302-第二光纤光栅传感器，303-第三光纤光栅传感器，

304-高弹性材料套管，305-有机聚合物，306-高分子材料；

4-传感器接头；

5-数据处理单元，501-光纤光栅解调仪，502-计算机；

6-橡胶塞；

7-金属软管，701-凸出型外螺纹；

8-爪型装置；

K1-第一贯穿孔，K2-第二贯穿孔，K3-第三贯穿孔。

具体实施方式

实施例一

图1中公开的是一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，包括半灌浆套筒本体1、待接钢筋2、光纤光栅传感器3、传感器接头4、数据处理单元5；其中：

所述的半灌浆套筒本体1由球墨铸铁制作而成的，其结构示意图参见图2、图3，该半灌浆套筒本体1的内部腔体为灌浆部位，半灌浆套筒本体1的一端为预埋端101，另一端为密封端102；所述的待接钢筋2包括第一钢筋201和第二钢筋202，其中第一钢筋201与半灌浆套筒本体1的预埋端101内部腔体通过螺纹连接；第二钢筋202与半灌浆套筒本体1的密封端102内部腔体通过橡胶塞6进行密封连接。半灌浆套筒本体1上分别设有出浆嘴103和灌浆嘴104，并在出浆嘴103一侧的预埋端101外表面上焊接有第一焊接块105，该第一焊接块105的一端与出浆嘴103相连，另一端与半灌浆套筒本体1的预埋端101齐平，且第一焊接块105和出浆嘴103孔壁上设有连通的L形的第一贯穿孔K1；半灌浆套筒本体1还在灌浆嘴104一侧的密封端102外表面上焊接有第二焊接块106，该第二焊接块106的一端与灌浆嘴104相连，另一端与半灌浆套筒本体1的密封端102齐平，且第二焊接块106和灌浆嘴104孔壁上设有连通的L形的第二贯穿孔K2；所述的灌浆嘴104孔壁上还设有连通半灌浆套筒本体1内部腔体的第三贯穿孔K3。

所述半灌浆套筒本体1的内表面上设有剪力键107，相邻两个剪力键107之间形成凹槽108，剪力键107底部与凹槽108平滑过渡连接；该剪力键107的截面接近梯形，剪力键107与凹槽108连接的底部宽度为4mm，剪力键107的顶部宽度为3mm；所述的剪力键107包括螺旋型剪力键1071和环型剪力键1072，其中，螺旋型剪力键1071设在出浆嘴103与灌浆嘴104之间，环型剪力键1072设在灌浆嘴104与半灌浆套筒本体1的密封端102端面之间。在所述螺旋型剪力键1071的顶部同时刻有1.5mm深的小槽1073，该小槽1073刻满整个螺旋型剪力键1071。所述的连通半灌浆套筒本体1内部腔体的第三贯穿孔K3与螺旋型剪力键1071相连；且所述第一贯穿孔K1、第二贯穿孔K2和第三贯穿孔K3的贯通处均设有用于保证结构密封性的密封材料，密封材料为公知技术。

所述第一贯穿孔K1还在第一焊接块105的出口处通过螺纹连接有金属软管7，所述金属软管7为空心管，该管两端设有凸出型外螺纹701（参见图8），所述第二贯穿孔K2还在第二焊接块106的出口处通过螺纹连接有金属软管7；该金属软管7同时螺纹连接有爪型装置8；爪型装置8为圆形卡箍式装置（参见图9），该爪型装置8通过螺栓和螺帽与第一钢筋201或第二钢筋202进行夹紧。

所述光纤光栅传感器3包括第一光纤光栅传感器301、第二光纤光栅传感器302和第三光纤光栅传感器303，其中，第一光纤光栅传感器301的一端穿过第一贯穿孔K1、第二光纤光栅传感器302的一端穿过第二贯穿孔K2后，再分别穿入金属软管7和爪型装置8，最后穿出爪型装置8并固定在第一钢筋201、第二钢筋202上（参见图6、图9）；所述第三光纤光栅传感器303的形状设为螺旋型，该第三光纤光栅传感器303的一端通过引导棒穿过第三贯穿孔K3再沿螺旋型剪力键1071布置在小槽1073内并按一定间隔布置测点（参见图5、图7），测点上刻有光纤布拉格光栅，该螺旋型剪力键1071上布设的测点方便检测不同液位面灌浆料的饱满度；上述第一光纤光栅传感器301、第二光纤光栅传感器302和第三光纤光栅传感器303的另一端分别通过传感器接头4与数据处理单元5相连接，该数据处理单元5包括光纤光栅解调仪501和计算机502。

所述光纤光栅传感器3（参见图10所示）外部采用高弹性材料套管304，高弹性材料为公知技术，使其在长期工作中始终处于弹性变形而不易破坏，同时在光纤光栅传感器3表面上覆盖有一层有机聚合物305，该有机聚合物305为公知技术，在进行长期监测时可使其压力灵敏度得到増敏，从而提升光纤光栅传感器3的监测精确度；由于灌浆料和混凝土属于弱碱具有一定的腐蚀性，而光纤光栅的主要成分是石英，在灌浆料、混凝土以及环境的影响下容易受到腐蚀，进行长期监测势必会受到影响，因此在光纤光栅传感器3最外层表面还涂有一层高分子材料306，该高分子材料306为公知技术，能很好地改进光纤光栅传感器3的化学腐蚀能力，从而可以实现对结构连接节点的全寿命周期的安全性评估。

作为实施例一的一种变换，剪力键107与凹槽108连接的底部宽度一般为3mm、3.5mm、4.5mm、5mm等3～5mm之间的任一数值；剪力键107的顶部宽度一般为2mm、2.5mm等2～3mm之间的任一数值；小槽1073的深度一般为1mm、2mm等1～2mm之间的任一数值。

作为实施例一的又一种变换，所述第一光纤光栅传感器301和第二光纤光栅传感器302还可通过设置不同长度的金属软管7和不同规格的爪型装置8达到连接不同位置处的竖向受力钢筋和水平向箍筋的目的。

作为实施例一的又一种变换，还可将第三光纤光栅传感器303的形状设为环型，设在环型剪力键1072上（参见图11所示），环型剪力键1072上布设的测点方便检测同一液位面不同位置处灌浆料的密实程度；或同时设在两种剪力键107上（参见图12所示）以达到对套筒内部灌浆料的全方位检测。

本实用新型的应用方法如下：

步骤一、加工包括出浆嘴103、灌浆嘴104、剪力键107、凹槽108在内的半灌浆套筒本体1；

步骤二、将半灌浆套筒本体1两端分别与第一钢筋201和第二钢筋202相连，将第一光纤光栅传感器301、第二光纤光栅传感器302分别穿入第一贯穿孔K1和第二贯穿孔K1，再穿入金属软管7和爪型装置8，其中爪型装置8与第一钢筋201和第二钢筋202固定连接，第一光纤光栅传感器301和第二光纤光栅传感器302再穿出爪型装置8并粘接在第一钢筋201和第二钢筋202表面待检测位置上；第三光纤光栅传感器303则通过引导棒预埋在螺旋型剪力键1071的小槽1073上并从第三贯穿孔K3穿出，同时将第三光纤光栅传感器303按一定间距布置测点，测点上刻有光纤布拉格光栅；最后分别将第一光纤光栅传感器301、第二光纤光栅传感器302和第三光纤光栅传感器303通过传感器接头4与数据处理单元5相连；

步骤三、对半灌浆套筒本体1进行灌浆作业；

步骤四、待出浆嘴103漏出灌浆料时，使用相应堵头将出浆嘴103密封，此时继续灌浆，第三光纤光栅传感器303在半灌浆套筒本体1的内部腔体由于灌浆时的不同饱满程度，应变会发生不同的状态；同时第一光纤光栅传感器301和第二光纤光栅传感器302能直接监测待接钢筋2的变化状态，将光纤光栅传感器3的不同变化状态传送至数据处理单元；

步骤五、通过数据处理单元5中的光纤光栅调解仪501和计算机502将接收到的光纤光栅布拉格波长进行调解和计算得出待测数值，从而准确判断半灌浆套筒本体1腔体内部的灌浆料饱满程度和两端待接钢筋2的受力情况。

光纤光栅传感器3的工作原理是：光纤光栅反射的波长可通过光纤纤芯有效折射率和光栅栅距获得，外界因素（如温度、应变、压力）可直接或间接引起光栅栅距和光纤折射率的变化，因此反射的中心波长也随之发生相应变化，通过波长的变化大小即可计算出待测值。

本实用新型的工作原理是：用光纤光栅传感器3提前进行灌浆饱满状态时的压力值检测，得出灌浆饱满时的正常压力值；由于半灌浆套筒本体1内部的灌浆缺陷主要来自气泡和各种误差，当需要对半灌浆套筒本体1内部进行灌浆质量检测时，连接光纤光栅解调仪501和计算机502，在具体灌浆时注浆压力会使第三光纤光栅传感器303状态发生变化，当灌浆质量欠佳如有较多气泡产生则该处压力必定小于灌浆饱满状态处的压力，即该测点处光纤布拉格波长偏移量必定与灌浆饱满状态处的偏移值不同，因此可通过不同测点处的变化状态来评估该测点处的灌浆质量从而判断当前的灌浆水平，当所有测点压力状态达到正常压力值时即可判定此时的灌浆质量为灌浆饱满状态；而灌浆料在初凝和终凝时其体积都会产生微膨胀，因此也可通过灌浆料微膨胀产生的微小应变来判断当下灌浆料的密实度；针对待接钢筋的应变和锈蚀监测，由于结构长期使用或遭受灾害如地震时会影响半灌浆套筒本体1连接处待接钢筋2以及周围箍筋的受力情况，此时待接钢筋2应变、直径等必定会产生变化，不同的情况会改变光栅的栅距和折射率从而改变第一光纤光栅传感器301、第二光纤光栅传感器302的布拉格波长偏移量，此时再通过软件计算得出实际待测值如应变、锈蚀率等，从而判断当前钢筋的受力情况和力学性能，进一步实现对结构连接节点的可靠性评估。

上述实施例和说明书中的描述仅为本实用新型的工作原理，任何本领域的普通技术人员应当了解到一切对前述实施例进行修改或者对其中部分进行替换的，均属于本实用新型的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，包括半灌浆套筒本体（1），半灌浆套筒本体的内部腔体为灌浆部位，半灌浆套筒本体的一端为预埋端（101），另一端为密封端（102），该预埋端（101）和密封端（102）分别与待接钢筋（2）相连，半灌浆套筒本体（1）上还分别设有出浆嘴（103）和灌浆嘴（104）；其特征在于：所述半灌浆套筒本体（1）的预埋端（101）外表面上焊接有与出浆嘴（103）连接的第一焊接块（105），该第一焊接块（105）和出浆嘴（103）孔壁上设有连通的L形第一贯穿孔（K1）；半灌浆套筒本体（1）的密封端（102）外表面上焊接有与灌浆嘴（104）连接的第二焊接块（106），该第二焊接块（106）和灌浆嘴（104）孔壁上设有连通的L形第二贯穿孔（K2）；所述的灌浆嘴（104）孔壁上还设有连通半灌浆套筒本体（1）内部腔体的第三贯穿孔（K3）；安装在第一贯穿孔（K1）、第二贯穿孔（K2）内的光纤光栅传感器（3）一端与待接钢筋（2）相连，另一端通过传感器接头（4）与数据处理单元（5）相连接；位于第三贯穿孔（K3）内的光纤光栅传感器（3）一端布设在半灌浆套筒本体（1）内部腔体的内表面上，另一端通过传感器接头（4）与数据处理单元（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述半灌浆套筒本体（1）的内表面上设有剪力键（107），相邻两个剪力键（107）之间形成凹槽（108），剪力键（107）底部与凹槽（108）平滑过渡连接。

3.根据权利要求2所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述的剪力键（107）包括螺旋型剪力键（1071）和环型剪力键（1072），所述的螺旋型剪力键（1071）设在出浆嘴（103）与灌浆嘴（104）之间，所述的环型剪力键（1072）设在灌浆嘴（104）与半灌浆套筒本体（1）的密封端（102）端面之间。

4.根据权利要求3所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述剪力键（107）的截面接近梯形，剪力键（107）与凹槽（108）连接的底部宽度为3～5mm，剪力键（107）的顶部宽度为2～3mm，所述螺旋型剪力键（1071）的顶部同时刻有1～2mm深的小槽（1073），所述小槽（1073）刻满整个螺旋型剪力键（1071）。

5.根据权利要求1所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述待接钢筋（2）包括第一钢筋（201）和第二钢筋（202）；第一钢筋（201）与半灌浆套筒本体（1）的预埋端（101）内部腔体通过螺纹连接；第二钢筋（202）与半灌浆套筒本体（1）的密封端（102）内部腔体通过橡胶塞（6）进行密封连接。

6.根据权利要求1所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述第一焊接块（105）的一端与出浆嘴（103）相连，另一端与半灌浆套筒本体（1）的预埋端（101）齐平；第二焊接块（106）的一端与灌浆嘴（104）相连，另一端与半灌浆套筒本体（1）的密封端（102）齐平；所述的第三贯穿孔（K3）贯通半灌浆套筒本体（1）的内部腔体并与螺旋型剪力键（1071）相连；且所述第一贯穿孔（K1）、第二贯穿孔（K2）和第三贯穿孔（K3）的贯通处均设有用于保证结构密封性的密封材料。

7.根据权利要求6所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述第一贯穿孔（K1）、第二贯穿孔（K2）还在第一焊接块（105）、第二焊接块（106）的出口处通过螺纹连接有金属软管（7），所述金属软管（7）为空心管，该管两端设有凸出型外螺纹（701），该金属软管（7）同时螺纹连接有爪型装置（8），爪型装置（8）为圆形卡箍式装置，该爪型装置（8）通过螺栓和螺帽与待接钢筋（2）进行夹紧。

8.根据权利要求7所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述光纤光栅传感器（3）包括第一光纤光栅传感器（301）、第二光纤光栅传感器（302）和第三光纤光栅传感器（303），其中第一光纤光栅传感器（301）和第二光纤光栅传感器（302）分别通过第一贯穿孔（K1）、第二贯穿孔（K2），再穿入金属软管（7）和爪型装置（8），最后穿出爪型装置（8）并固定在第一钢筋（201）、第二钢筋（202）上，所述第三光纤光栅传感器（303）通过第三贯穿孔（K3）再沿螺旋型剪力键（1071）布置。

9.根据权利要求8所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述光纤光栅传感器（3）外部采用高弹性材料套管（304），同时在光纤光栅传感器（3）表面上覆盖有一层有机聚合物（305），并在有机聚合物（305）外层表面还涂有一层高分子材料（306）。

10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的一种能同时监测灌浆料和钢筋变化状态的智能半灌浆套筒，其特征在于：所述数据处理单元（5）包括光纤光栅解调仪（501）和计算机（502）。

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