CN218885213U - 一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件 - Google Patents

Abstract

一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，涉及一种装配式建筑构件健康监测组件，包括第一～第三监测组件以及数据处理单元，第一监测组件安装在半灌浆套筒机械端的出浆口附近，且第一监测组件的输入端与待接钢筋Ⅰ相连；第二监测组件安装在半灌浆套筒开口端的灌浆口附近，第二监测组件的输入端与待接钢筋Ⅱ相连，第一监测组件、第二监测组件的输出端分别与数据处理单元相连接；第三监测组件安装在第二监测组件上，且第三监测组件的输入端伸入半灌浆套筒内，第三监测组件的输出端与数据处理单元相连接。本实用新型可实现对半灌浆套筒在使用周期内的全方位检测，具有成本低廉、监测精度高、安装方便、操作简单等特点，便于大规模使用。

Description

一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件

技术领域

本实用新型涉及一种装配式建筑构件健康监测组件，特别是一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件。

背景技术

套筒灌浆连接是装配式混凝土建筑中应用最为广泛的钢筋连接方式之一，灌浆套筒的可靠连接是保障装配式建筑安全的关键。灌浆套筒需要现场灌浆施工，由于现场条件十分复杂，容易出现灌浆不密实的情况，给建筑安全遗留重大安全隐患。此外，装配式建筑在日常使用期间需要定期检测维护。装配式建筑结构老化，出现明显安全问题，地震后，或者周围建筑施工对已有建筑出现扰动，建筑地基沉降等各种状况后，也需要对装配式建筑的关键部位进行监测，以评估装配式建筑的健康状况，保障人民生命财产安全。然而，灌浆套筒内部是个封闭空间，灌浆施工完成后若要检查套筒内部灌浆是否密实非常困难。装配式建筑有损检测方法需要破坏结构，无损检测则精度相对不高。且评估、检测或者长期监测均需要聘用大量专业人员，使用大量昂贵仪器设备，开销成本巨大。

目前，市场上也出现了各种各样的智能监测灌浆套筒，但这些灌浆套筒均需要通过特别设计加工，如内部自带光纤光栅等元件实现监测功能，或者套筒表面开槽或者开孔，方便在槽或孔道内穿过监测线路。在装配式建筑施工完成后，智能监测灌浆套筒可形成监测网，对建筑物各个关键部位进行无损实时监测。但是若对套筒进行特殊的设计加工，套筒结构将变得极为复杂，加工精度及技术要求很高，且需要专门制作套筒成型的复杂模具，成本很高；实际工程中难以应用推广。

而授权公告号为CN 216893150U公开的《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》，该专利存在以下不足的地方：（1）需要将特定部件焊接在灌浆套筒外表面，涉及到较为复杂且麻烦的精细化焊接改造工艺。施工程序复杂，需要聘请专业人员焊接、造价高昂。（2）在灌浆套筒灌浆口和出浆口均进行了穿孔处理，由于灌浆口和出浆口的内壁很薄，穿孔过程中精度要求极高，加工很不方便，极不容易实现。（3）光纤光栅传感器需要穿过套筒内部的螺旋型剪力键，由于剪力键是螺旋形，虽然感知面积比较充分，但螺旋形孔道结构较为复杂，且光纤光栅螺旋形穿越螺旋形孔道实际操作起来非常困难，难以实现。若制作特定的模具，精度要求及加工成本太高。（4）由于套筒内部空间狭小，穿过套筒内部光纤光栅传感器呈螺旋形，在灌浆或插入钢筋的同时，易破坏光纤光栅传感器，使内部监测功能难以实现。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，本实用新型并未设计加工特殊的灌浆套筒，而是提供一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，以解决现有技术存在的成本高、施工复杂、加工不便的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，包括第一～第三监测组件以及数据处理单元，第一监测组件安装在半灌浆套筒机械端的出浆口附近，且第一监测组件的输入端与待接钢筋Ⅰ相连；第二监测组件安装在半灌浆套筒开口端的灌浆口附近，第二监测组件的输入端与待接钢筋Ⅱ相连，第一监测组件、第二监测组件的输出端分别与数据处理单元相连接；第三监测组件安装在第二监测组件上，且第三监测组件的输入端伸入半灌浆套筒内，第三监测组件的输出端与数据处理单元相连接。

本实用新型的进一步技术方案是：所述的第一监测组件包括L型线管Ⅰ、环状固定夹具Ⅰ、环状感应夹具Ⅰ、传感线路Ⅰ，所述的环状固定夹具Ⅰ夹紧在半灌浆套筒机械端的出浆口附近外圆上，L型线管Ⅰ固定在环状固定夹具Ⅰ上，该L型线管Ⅰ一端连接有传感器接头Ⅰ，另一端通过金属软管Ⅰ与环状感应夹具Ⅰ连接；所述的环状感应夹具Ⅰ夹紧在待接钢筋Ⅰ外表面上；所述传感线路Ⅰ一端通过传感器接头Ⅰ与数据处理单元连接，另一端依次穿过L型线管Ⅰ、金属软管Ⅰ内孔与环状感应夹具Ⅰ连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的第二监测组件包括L型线管Ⅱ、环状固定夹具Ⅱ、环状感应夹具Ⅱ、传感线路Ⅱ，所述的环状固定夹具Ⅱ夹紧在半灌浆套筒开口端的灌浆口附近外圆上，L型线管Ⅱ固定在环状固定夹具Ⅱ上，该L型线管Ⅱ一端连接有传感器接头Ⅱ，另一端通过金属软管Ⅱ与环状感应夹具Ⅱ连接；所述的环状感应夹具Ⅱ夹紧在待接钢筋Ⅱ外表面上，所述传感线路Ⅱ一端通过传感器接头Ⅱ与数据处理单元连接，另一端依次穿过L型线管Ⅱ、金属软管Ⅱ内孔与环状感应夹具Ⅱ连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述环状固定夹具Ⅰ、环状固定夹具Ⅱ均为环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件紧固。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述环状感应夹具Ⅰ、环状感应夹具Ⅱ均采用橡胶材质制成的环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件紧固；该环状感应夹具Ⅰ、环状感应夹具Ⅱ的内壁上均预制有应变片及其传感线路，应变片上涂覆有黏贴剂，应变片的传感线路穿过环状感应夹具Ⅰ、环状感应夹具Ⅱ的内壁与所述传感线路Ⅰ或传感线路Ⅱ连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述金属软管Ⅰ、金属软管Ⅱ的外表面均覆盖有一层起保护作用的聚酯纤维层。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述的第三监测组件包括固定块、线性监测元件，所述的固定块一体成形在L型线管Ⅱ上，线性监测元件的一端穿过固定块与数据处理单元相连接，线性监测元件的另一端从半灌浆套筒的开口端伸入半灌浆套筒内。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述线性监测元件包括传感器接头Ⅲ和套管，传感器接头Ⅲ固定在固定块上，套管的一端穿过固定块与传感器接头Ⅲ连接，套管的另一端伸入半灌浆套筒内，该套管的内壁上预制有光纤光栅及其传感线路Ⅲ，传感线路Ⅲ通过传感器接头Ⅲ与数据处理单元相连接。

本实用新型的再进一步技术方案是：所述套管由位于外部的塑料护层、位于内部的金属护套组成，套管内部的光纤光栅用聚乙烯胶带包裹。

本实用新型的更进一步技术方案是：所述传感器接头Ⅰ、传感器接头Ⅱ以及传感器接头Ⅲ的外表面上还覆盖有一层聚酯纤维保护层。

由于采用上述结构，本实用新型之一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.加工简单

本实用新型化整为零，由独立于半灌浆套筒外的第一监测组件、第二监测组件、第三监测组件以及数据处理单元组成，无需对灌浆套筒进行改动，也无需对灌浆套筒的灌浆口和出浆口均进行穿孔处理，每个部件均结构简单，易于加工。

2. 施工方便

本实用新型只需要固定于普通灌浆套筒表面即可将普通的灌浆套筒升级为智能监测灌浆套筒，对施工技术人员没有技术层面的要求，只需要一台电脑和配套软件即可，便于技术人员使用。

3. 加工、施工、监测成本低廉，便于大规模应用推广

本实用新型采用的零件材料均为市面上很容易获得的材料，且结构简单，因此整套组件总体成本很低，此外，由于施工方便、技术要求低，因此施工和监测成本也非常低。在应用推广方面潜力很大。

4. 使用寿命长

本实用新型将各个部件内的光纤光栅都覆盖了一层保护层，能够使各个监测元件在使用过程中得到充分的保护，不易在使用过程中被破环，延长使用寿命。

5.可实现对半灌浆套筒在使用周期内的全方位检测

本实用新型包括第一监测组件、第二监测组件、第三监测组件以及数据处理单元，其中第一监测组件安装在半灌浆套筒机械端的出浆口附近，且第一监测组件的输入端与待接钢筋Ⅰ相连；第二监测组件安装在半灌浆套筒开口端的灌浆口附近，第二监测组件的输入端与待接钢筋Ⅱ相连，第一监测组件、第二监测组件的输出端分别与数据处理单元相连接；第三监测组件安装在第二监测组件上，且第三监测组件的输入端伸入半灌浆套筒内，第三监测组件的输出端与数据处理单元相连接。本实用新型通过第一监测组件、第二监测组件可实现对两端待接钢筋的变化状态进行监测，通过第三监测组件可实现检测半灌浆套筒腔体内灌浆料的灌浆程度，因此，本实用新型可实现对半灌浆套筒在使用周期内的全方位检测。

6. 监测精度高

本实用新型可实时监测灌浆套筒内部灌浆质量及两端钢筋的应力应变。在装配式建筑施工完成后，配套有本实用新型的半灌浆套筒可形成监测网，对建筑物各个关键部位的钢筋及套筒内部进行无损实时监测。而且由于设置在结构内部，其监测精度较高。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型之一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件的结构示意图，

图2：实施例一所述第一监测组件的结构示意图，

图3：实施例一所述第二、三监测组件的结构示意图，

图4：本实用新型安装在半灌浆套筒上的结构示意图；

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-第一监测组件，101-L型线管Ⅰ，102-环状固定夹具Ⅰ，103-环状感应夹具Ⅰ，

104-传感器接头Ⅰ，105-金属软管Ⅰ，

2-第二监测组件，201-L型线管Ⅱ，202-环状固定夹具Ⅱ，203-环状感应夹具Ⅱ，

204-传感器接头Ⅱ，204-传感器接头Ⅱ，205-金属软管Ⅱ，

3-第三监测组件，301-固定块，302-线性监测元件，3021-套管，

4-数据处理单元，401-数据采集器，402-计算机，

5-半灌浆套筒，501-出浆口，502-灌浆口，

6-待接钢筋Ⅰ， 7-待接钢筋Ⅱ。

具体实施方式

一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，包括第一监测组件、第二监测组件、第三监测组件以及数据处理单元，第一监测组件1安装在半灌浆套筒5机械端的出浆口501附近，且第一监测组件1的输入端与待接钢筋Ⅰ6相连；第二监测组件2安装在半灌浆套筒5开口端的灌浆口502附近，第二监测组件2的输入端与待接钢筋Ⅱ7相连，第一监测组件1、第二监测组件2的输出端分别与数据处理单元4相连接；第三监测组件3安装在第二监测组件2上，且第三监测组件3的输入端伸入半灌浆套筒5内，第三监测组件3的输出端与数据处理单元4相连接。

所述的第一监测组件1包括L型线管Ⅰ101、环状固定夹具Ⅰ102、环状感应夹具Ⅰ103、能够传递应力应变信号的传感线路Ⅰ，所述的环状固定夹具Ⅰ102夹紧在半灌浆套筒5机械端的出浆口501附近外圆上，L型线管Ⅰ101固定在环状固定夹具Ⅰ102上，该L型线管Ⅰ101一端连接有传感器接头Ⅰ104，另一端通过金属软管Ⅰ105与环状感应夹具Ⅰ103连接；所述的环状感应夹具Ⅰ103夹紧在待接钢筋Ⅰ6外表面上；所述传感线路Ⅰ一端通过传感器接头Ⅰ104与数据处理单元4连接，另一端依次穿过L型线管Ⅰ101、金属软管Ⅰ105内孔与环状感应夹具Ⅰ103连接。

所述的第二监测组件2包括L型线管Ⅱ201、环状固定夹具Ⅱ202、环状感应夹具Ⅱ203、能够传递应力应变信号的传感线路Ⅱ，所述的环状固定夹具Ⅱ202夹紧在半灌浆套筒5开口端的灌浆口502附近外圆上，L型线管Ⅱ201固定在环状固定夹具Ⅱ202上，该L型线管Ⅱ201一端连接有传感器接头Ⅱ204，另一端通过金属软管Ⅱ205与环状感应夹具Ⅱ203连接；所述的环状感应夹具Ⅱ203夹紧在待接钢筋Ⅱ7外表面上，所述传感线路Ⅱ一端通过传感器接头Ⅱ204与数据处理单元4连接，另一端依次穿过L型线管Ⅱ201、金属软管Ⅱ205内孔与环状感应夹具Ⅱ203连接。

所述环状固定夹具Ⅰ102、环状固定夹具Ⅱ202均为环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件—螺栓螺帽紧固。所述环状感应夹具Ⅰ103、环状感应夹具Ⅱ203均采用橡胶材质制成的环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件——螺栓螺帽紧固；该环状感应夹具Ⅰ103、环状感应夹具Ⅱ203的内壁上均预制有应变片及其传感线路，应变片上涂覆有黏贴剂，采用该黏贴剂可使环状感应夹具Ⅰ103、环状感应夹具Ⅱ203夹紧钢筋后应变片与钢筋充分接触以便感应钢筋应变，应变片的传感线路穿过环状感应夹具Ⅰ103、环状感应夹具Ⅱ203的内壁与所述传感线路Ⅰ或传感线路Ⅱ连接。所述金属软管Ⅰ105、金属软管Ⅱ205的外表面均覆盖有一层起保护作用的聚酯纤维层。

所述的第三监测组件3包括固定块301、线性监测元件302，所述的固定块301一体成形在L型线管Ⅱ201上，线性监测元件302的一端穿过固定块301与数据处理单元4相连接，线性监测元件302的另一端从半灌浆套筒5的开口端伸入半灌浆套筒5内。所述线性监测元件302包括传感器接头Ⅲ和套管3021，传感器接头Ⅲ固定在固定块301上，套管3021的一端穿过固定块301与传感器接头Ⅲ连接，套管3021的另一端伸入半灌浆套筒5内，该套管3021的内壁上预制有光纤光栅及其传感线路Ⅲ，传感线路Ⅲ通过传感器接头Ⅲ与数据处理单元4相连接。所述套管3021由位于外部的塑料护层、位于内部的金属护套组成，套管3021内部的光纤光栅用聚乙烯胶带包裹。

所述传感器接头Ⅰ104、传感器接头Ⅱ204以及传感器接头Ⅲ的外表面上还覆盖有一层聚酯纤维保护层。

所述数据处理单元4包括连接在一起的数据采集器401和计算机402，数据采集器401分别与传感器接头Ⅰ104、传感器接头Ⅱ204以及传感器接头Ⅲ相连接。

本实用新型的工作原理如下：

使用时，先将半灌浆套筒5与待接钢筋Ⅰ6通过螺纹连接，将环状感应夹具Ⅰ103夹在待接钢筋Ⅰ6上，并将第一监测组件1的环状固定夹具Ⅰ102夹在半灌浆套筒5机械端的出浆口501附近外圆上，同时将第二监测组件1的环状固定夹具Ⅱ202夹紧在半灌浆套筒5开口端的灌浆口502附近外圆上；再将第一监测组件1和第二监测组件2的传感器接头Ⅰ104、传感器接头Ⅱ204分别伸出预制构件保护层外。预制构件浇筑完成后运到工地现场与灌浆端的待接钢筋Ⅱ7对接，之后将第二监测组件2的环状感应夹具Ⅱ203夹在待接钢筋Ⅱ7上，从而实现所有监测元件的连接。完成灌浆工作后，将伸出预制构件保护层外的传感器接头接入监测仪器就可以完成对半灌浆套筒内部和钢筋的监测，并实时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。

Claims (10)

1.一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：包括第一～第三监测组件以及数据处理单元，第一监测组件（1）安装在半灌浆套筒（5）机械端的出浆口（501）附近，且第一监测组件（1）的输入端与待接钢筋Ⅰ（6）相连；第二监测组件（2）安装在半灌浆套筒（5）开口端的灌浆口（502）附近，第二监测组件（2）的输入端与待接钢筋Ⅱ（7）相连，第一监测组件（1）、第二监测组件（2）的输出端分别与数据处理单元（4）相连接；第三监测组件（3）安装在第二监测组件（2）上，且第三监测组件（3）的输入端伸入半灌浆套筒（5）内，第三监测组件（3）的输出端与数据处理单元（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述的第一监测组件（1）包括L型线管Ⅰ（101）、环状固定夹具Ⅰ（102）、环状感应夹具Ⅰ（103）、传感线路Ⅰ，所述的环状固定夹具Ⅰ（102）夹紧在半灌浆套筒（5）机械端的出浆口（501）附近外圆上，L型线管Ⅰ（101）固定在环状固定夹具Ⅰ（102）上，该L型线管Ⅰ（101）一端连接有传感器接头Ⅰ（104），另一端通过金属软管Ⅰ（105）与环状感应夹具Ⅰ（103）连接；所述的环状感应夹具Ⅰ（103）夹紧在待接钢筋Ⅰ（6）外表面上；所述传感线路Ⅰ一端通过传感器接头Ⅰ（104）与数据处理单元（4）连接，另一端依次穿过L型线管Ⅰ（101）、金属软管Ⅰ（105）内孔与环状感应夹具Ⅰ（103）连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述的第二监测组件（2）包括L型线管Ⅱ（201）、环状固定夹具Ⅱ（202）、环状感应夹具Ⅱ（203）、传感线路Ⅱ，所述的环状固定夹具Ⅱ（202）夹紧在半灌浆套筒（5）开口端的灌浆口（502）附近外圆上，L型线管Ⅱ（201）固定在环状固定夹具Ⅱ（202）上，该L型线管Ⅱ（201）一端连接有传感器接头Ⅱ（204），另一端通过金属软管Ⅱ（205）与环状感应夹具Ⅱ（203）连接；所述的环状感应夹具Ⅱ（203）夹紧在待接钢筋Ⅱ（7）外表面上，所述传感线路Ⅱ一端通过传感器接头Ⅱ（204）与数据处理单元（4）连接，另一端依次穿过L型线管Ⅱ（201）、金属软管Ⅱ（205）内孔与环状感应夹具Ⅱ（203）连接。

4.根据权利要求3所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述环状固定夹具Ⅰ（102）、环状固定夹具Ⅱ（202）均为环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件紧固。

5.根据权利要求3所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述环状感应夹具Ⅰ（103）、环状感应夹具Ⅱ（203）均采用橡胶材质制成的环形卡箍，环形卡箍的下端通过紧固件紧固；该环状感应夹具Ⅰ（103）、环状感应夹具Ⅱ（203）的内壁上均预制有应变片及其传感线路，应变片上涂覆有黏贴剂，应变片的传感线路穿过环状感应夹具Ⅰ（103）、环状感应夹具Ⅱ（203）的内壁与所述传感线路Ⅰ或传感线路Ⅱ连接。

6.根据权利要求3所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述金属软管Ⅰ（105）、金属软管Ⅱ（205）的外表面均覆盖有一层起保护作用的聚酯纤维层。

7.根据权利要求3所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述的第三监测组件（3）包括固定块（301）、线性监测元件（302），所述的固定块（301）一体成形在L型线管Ⅱ（201）上，线性监测元件（302）的一端穿过固定块（301）与数据处理单元（4）相连接，线性监测元件（302）的另一端从半灌浆套筒（5）的开口端伸入半灌浆套筒（5）内。

8.根据权利要求7所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述线性监测元件（302）包括传感器接头Ⅲ和套管（3021），传感器接头Ⅲ固定在固定块（301）上，套管（3021）的一端穿过固定块（301）与传感器接头Ⅲ连接，套管（3021）的另一端伸入半灌浆套筒（5）内，该套管（3021）的内壁上预制有光纤光栅及其传感线路Ⅲ，传感线路Ⅲ通过传感器接头Ⅲ与数据处理单元（4）相连接。

9.根据权利要求8所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述套管（3021）由位于外部的塑料护层、位于内部的金属护套组成，套管（3021）内部的光纤光栅用聚乙烯胶带包裹。

10.根据权利要求8所述的一种应用于半灌浆套筒的智能监测组件，其特征在于：所述传感器接头Ⅰ（104）、传感器接头Ⅱ（204）以及传感器接头Ⅲ的外表面上还覆盖有一层聚酯纤维保护层。

Images