CN218406063U - 螺旋筋及光纤光栅智慧螺旋筋 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于螺旋筋及光纤光栅智慧螺旋筋，该螺旋筋包括螺旋筋本体，所述螺旋筋本体表面上沿其纵向设有至少一组钢筋槽，每组所述钢筋槽包括两个、且沿螺旋筋轴心对称设置，每组所述钢筋槽的规格一致，每个所述钢筋槽用于设置光纤光栅传感器。本实用新型所述的一种螺旋筋，在所述螺旋筋本体表面开设的所有所述钢筋槽均是规格一致的双槽对称设置的，避免钢筋单侧开槽产生弯矩应力，且尽可能地减小对钢筋截面特性的改变，减小对预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变测量的影响，该螺旋筋结构简单，制造方便，效果良好。

Description

螺旋筋及光纤光栅智慧螺旋筋

技术领域

本实用新型涉及领域，特别是一种螺旋筋及光纤光栅智慧螺旋筋。

背景技术

1989年，美国Brown University的Mendez等人首次提出了将光纤传感器埋入混凝土建筑和构件中，并描述了实际应用中这一研究领域的一些基本设想。光纤光栅应变传感器外形轻小，适合埋入大型构件中测量结构内部的应力应变情况，同时具有抗干扰能力强、灵敏度高等优点，故受到研究人员的青睐。近年来，光纤光栅应变传感器在大型土木工程结构测量领域中的得到了广泛的应用。

螺旋筋是预应力混凝土锚固区部分约束核心混凝土的关键钢筋，布置于距锚垫板底板一定距离处。目前常用的研究锚固区应变的方法是在螺旋筋表面上附着相应的传感原件，将螺旋筋配置好后浇筑并养护试件，进行荷载传递实验，实测钢筋应变进行锚固区研究。

随着预应力混凝土结构桥梁的应用越来越广泛，预应力混凝土结构面临的问题也越来越复杂，这对于预应力混凝土构件的研究和设计提出了巨大的挑战。当研究人员需要研究预应力锚固区的应变时，若对于螺旋筋应变测量仍然采用常规的在螺旋筋表面附着传感原件的方法，则有可能会在布置钢筋、浇筑试件等步骤中影响或者损坏了传感原件，影响实验数据的可靠性，给预应力混凝土锚固区的研究带来困难。

现有技术存在的问题主要有：

1、预留孔洞粘贴应变片。此技术是打磨清洁钢筋表面贴片处后，用开槽的木块绑在该贴片处，木块的厚度与保护层厚度一致，绑扎钢筋后浇筑养护，完成后去除木块，清洁贴片处并并干燥后粘贴应变片进行实验。此技术预留孔洞会削弱混凝土构件刚度与截面强度，影响混凝土构件的受力性能。

2、先贴片后浇筑混凝土。此技术是打磨并清洁钢筋贴片处并进行粘贴应变片，最后浇筑混凝土进行养护，进行实验检测。浇筑养护过程中要严格防潮避免短路，需要将应变片以及引线接头用密封胶封闭，密封胶固化后还需要用浸有环氧树脂的纱布包裹贴片处进行保护。此技术目前应用较为广泛，但是如果一根钢筋上的测点较多，贴片数量多，钢筋表面多处包裹有环氧树脂，这将改变钢筋表面形状和特点，影响实验检测。

3、钢筋开槽粘贴应变片。此技术在沿钢筋纵向开槽，开槽宽度以方便粘贴应变片为宜，开槽深深度能够使所有导线在钢筋槽中铺设，钢筋截面积以开槽后实际面积计算，开槽完成后在钢筋槽中粘贴应变片，导线按照一个方向从钢筋端部引出并进行编号，用环氧树脂封闭钢筋槽进行防潮处理。此技术中，如果应变片尺寸过大，将对开槽的钢筋截面特性有较大的影响。

综合考虑，上述技术存在的问题是由混凝土构件的结构特点和钢筋自身特点被改变所引起，现有钢筋开槽粘贴应变片技术中钢筋单侧开槽产生弯矩应力，会对钢筋截面特性造成较大的改变，影响预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变的测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的现有钢筋开槽粘贴应变片技术中钢筋单侧开槽产生弯矩应力，会对钢筋截面特性造成较大的改变，影响预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变的测量的问题，提供一种螺旋筋及光纤光栅智慧螺旋筋。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种螺旋筋，包括螺旋筋本体，所述螺旋筋本体表面上沿其纵向设有至少一组钢筋槽，每组所述钢筋槽包括两个、且沿螺旋筋轴心对称设置，每组所述钢筋槽的规格一致，每个所述钢筋槽用于设置光纤光栅传感器。

采用本实用新型所述的一种螺旋筋，在所述螺旋筋本体表面开设的所有所述钢筋槽均是规格一致的双槽对称设置的，避免钢筋单侧开槽产生弯矩应力，且尽可能地减小对钢筋截面特性的改变，减小对预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变测量的影响，该螺旋筋结构简单，制造方便，效果良好。

优选地，所有所述钢筋槽均布设置于所述螺旋筋本体周向，进一步地减小对钢筋截面特性的改变。

优选地，所述钢筋槽的宽度为1mm-2mm。

优选地，所述钢筋槽的深度为1mm-2mm。

优选地，所有所述钢筋槽的规格一致。

另外，现有钢筋开槽粘贴应变片的技术中，如果应变片尺寸过大，将对开槽的钢筋截面特性有较大的影响，因而本申请还提供了：

一种光纤光栅智慧螺旋筋，包括光纤光栅传感器和如以上任一项所述的螺旋筋，所述光纤光栅传感器嵌于所述钢筋槽中。

采用本实用新型所述的一种光纤光栅智慧螺旋筋，所述光纤光栅传感器的灵敏度、抗干扰性等性能优良，且光纤具备良好的可挠性能，能更好地贴合旋绕成螺旋形的所述螺旋筋，所述光纤光栅传感器结构简单、体积小、重量轻，光纤制作材料石英具有良好的化学性能，所需开槽的截面积小，使得所述光纤光栅传感器相比于传统应变片贴片技术，更能适应于混凝土构件内部恶劣环境；该光纤光栅智慧螺旋筋可绑扎于预应力混凝土构件的钢筋骨架中，待浇筑养护完成后的预应力混凝土试件可在实验中通过所述光纤光栅传感器实测出螺旋筋的应变，进而能研究预应力混凝土锚固区的应力变化情况；该光纤光栅智慧螺旋筋能够以最小的限度改变所述螺旋筋自身特点，同时通过光纤光栅传感器实测出混凝土构件内部的螺旋筋应变，解决研究人员难以进行预应力混凝土锚固区研究的难题；该光纤光栅智慧螺旋筋结构简单，使用方便，效果良好。

优选地，所述光纤光栅传感器连接信号线，所述信号线沿所述钢筋槽铺设并从所述钢筋槽端部引出。

进一步优选地，所述钢筋槽内填充树脂固定所述光纤光栅传感器和所述信号线。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的一种螺旋筋，在所述螺旋筋本体表面开设的所有所述钢筋槽均是规格一致的双槽对称设置的，避免钢筋单侧开槽产生弯矩应力，且尽可能地减小对钢筋截面特性的改变，减小对预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变测量的影响，该螺旋筋结构简单，制造方便，效果良好；

2、本实用新型所述的一种光纤光栅智慧螺旋筋，所述光纤光栅传感器的灵敏度、抗干扰性等性能优良，且光纤具备良好的可挠性能，能更好地贴合旋绕成螺旋形的所述螺旋筋，所述光纤光栅传感器结构简单、体积小、重量轻，光纤制作材料石英具有良好的化学性能，所需开槽的截面积小，使得所述光纤光栅传感器相比于传统应变片贴片技术，更能适应于混凝土构件内部恶劣环境；该光纤光栅智慧螺旋筋可绑扎于预应力混凝土构件的钢筋骨架中，待浇筑养护完成后的预应力混凝土构件可在实验中通过所述光纤光栅传感器实测出螺旋筋的应变，进而能研究预应力混凝土锚固区的应力变化情况；该光纤光栅智慧螺旋筋能够以最小的限度改变所述螺旋筋自身特点，同时通过光纤光栅传感器实测出混凝土构件内部的螺旋筋应变，解决研究人员难以进行预应力混凝土锚固区研究的难题；该光纤光栅智慧螺旋筋结构简单，使用方便，效果良好。

附图说明

图1为光纤光栅智慧螺旋筋的立体结构示意图；

图2为光纤光栅智慧螺旋筋的节段示意图；

图3为图2的截面示意图；

图4为光纤光栅智慧螺旋筋的另一种截面示意图。

图中标记：1-螺旋筋本体，2-钢筋槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1至图4所示，本实用新型所述的一种螺旋筋，包括螺旋筋本体1，所述螺旋筋本体1表面上沿其纵向设有至少一组钢筋槽2。

每组所述钢筋槽2包括两个、且沿螺旋筋轴心对称设置，所有所述钢筋槽2的规格一致，每个所述钢筋槽2用于设置光纤光栅传感器，所述钢筋槽2的宽度为1mm-2mm，所述钢筋槽2的深度为1mm-2mm。

在一个具体的实施方式中，如图1至图3所示，所述螺旋筋本体1表面上对称设有一组所述钢筋槽2。

在一个具体的实施方式中，如图4所示，所述螺旋筋本体1表面上对称设有两组所述钢筋槽2，所有所述钢筋槽2均布设置于所述螺旋筋本体1周向，进一步地减小对钢筋截面特性的改变。

制作时，根据实际需要选择对应规格的钢筋，按照计算的下料长度截取钢筋；

使用钢筋开槽机在所述钢筋表面上沿其纵向开设所述钢筋槽2，所述钢筋槽2的长度与所述钢筋长度一致，如图2所示，开槽深度与宽度一致，例如均为1mm、1.5mm或者2mm；

按照需求的螺旋筋圈径和螺距，将开槽后的所述钢筋经螺旋筋成型机轧制成所需规格的所述螺旋筋本体1，如图1所示，得到所述螺旋筋。

本实实施例所述的一种螺旋筋，在所述螺旋筋本体1表面开设的所有所述钢筋槽2均是规格一致的双槽对称设置的，避免钢筋单侧开槽产生弯矩应力，且尽可能地减小对钢筋截面特性的改变，减小对预应力混凝土锚固区中螺旋筋应变测量的影响，该螺旋筋结构简单，制造方便，效果良好。

实施例2

如图1至图4所示，本实用新型所述的一种光纤光栅智慧螺旋筋，包括光纤光栅传感器、信号线和如实施例1所述的螺旋筋。

所述光纤光栅传感器连接所述信号线，所述光纤光栅传感器嵌于所述钢筋槽2中，所述信号线沿所述钢筋槽2铺设并从所述钢筋槽2端部引出，所述钢筋槽2内填充树脂固定所述光纤光栅传感器和所述信号线。

制作时，清理并干燥所述钢筋槽2，在所述螺旋筋本体1的测点处嵌入所述光纤光栅传感器，所述信号线沿所述钢筋槽2平铺并引出到钢筋端部以外且有一定长度，该长度以能便于检测仪器的连接为宜，并对引出部分进行编号；

检查嵌入的所述光纤光栅传感器是否完全嵌入所述钢筋槽2，整理所述信号线使其在所述钢筋槽2中平顺引出钢筋端部，在所述钢筋槽2注入适量树脂，注入的树脂可采用环氧树脂，注入的量以环氧树脂完全浸没所述光纤光栅传感器及所述信号线，等待环氧树脂完全凝固，磨去所述钢筋槽2外多余的环氧树脂，使所述螺旋筋外表面形状保持光圆。

使用时，将制作好的所述光纤光栅智慧螺旋筋绑扎于预应力混凝土构件的钢筋骨架中，然后进行构件的浇筑养护，完成后在检测时将所述信号线连接计算机，进行螺旋筋的应变检测。

本实施例所述的一种光纤光栅智慧螺旋筋，所述光纤光栅传感器的灵敏度、抗干扰性等性能优良，且光纤具备良好的可挠性能，能更好地贴合旋绕成螺旋形的所述螺旋筋，所述光纤光栅传感器结构简单、体积小、重量轻，光纤制作材料石英具有良好的化学性能，所需开槽的截面积小，使得所述光纤光栅传感器相比于传统应变片贴片技术，更能适应于混凝土构件内部恶劣环境；该光纤光栅智慧螺旋筋可绑扎于预应力混凝土构件的钢筋骨架中，待浇筑养护完成后的预应力混凝土试件可在实验中通过所述光纤光栅传感器实测出螺旋筋的应变，进而能研究预应力混凝土锚固区的应力变化情况；该光纤光栅智慧螺旋筋能够以最小的限度改变所述螺旋筋自身特点，同时通过光纤光栅传感器实测出混凝土构件内部的螺旋筋应变，解决研究人员难以进行预应力混凝土锚固区研究的难题；该光纤光栅智慧螺旋筋结构简单，使用方便，效果良好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺旋筋，包括螺旋筋本体(1)，其特征在于，所述螺旋筋本体(1)表面上沿其纵向设有至少一组钢筋槽(2)，每组所述钢筋槽(2)包括两个、且沿螺旋筋轴心对称设置，每组所述钢筋槽(2)的规格一致，每个所述钢筋槽(2)用于设置光纤光栅传感器。

2.根据权利要求1所述的螺旋筋，其特征在于，所有所述钢筋槽(2)均布设置于所述螺旋筋本体(1)周向。

3.根据权利要求1所述的螺旋筋，其特征在于，所述钢筋槽(2)的宽度为1mm-2mm。

4.根据权利要求1所述的螺旋筋，其特征在于，所述钢筋槽(2)的深度为1mm-2mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的螺旋筋，其特征在于，所有所述钢筋槽(2)的规格一致。

6.一种光纤光栅智慧螺旋筋，其特征在于，包括光纤光栅传感器和如权利要求1-5任一项所述的螺旋筋，所述光纤光栅传感器嵌于所述钢筋槽(2)中。

7.根据权利要求6所述的光纤光栅智慧螺旋筋，其特征在于，所述光纤光栅传感器连接信号线，所述信号线沿所述钢筋槽(2)铺设并从所述钢筋槽(2)端部引出。

8.根据权利要求7所述的光纤光栅智慧螺旋筋，其特征在于，所述钢筋槽(2)内填充树脂固定所述光纤光栅传感器和所述信号线。

Images