专利名称：一种混凝土结构体的应变测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程中的结构监测技术领域，尤其是指一种混凝土结构体的应变测量装置。
背景技术：
在现有的土木工程技术中，通常需要对混凝土结构体中的内部应变力进行监测，以获知混凝土结构体内部的应变力的变化。在现有的混凝土结构体内部应变测量工作中，经常使用的应变传感器一般有两种振弦式应变传感器和电阻式应变传感器。其中，振弦式传感器的价格比较昂贵，数据采集仪表配套单一，而且安装难度相对较大，安装后的保护要求也较高。相对于振弦式传感器，电阻式应变传感器具备价格适中、配套仪表普及、使用简便等优点。但是，由于现有的电阻式应变传感器在实际工程应用中多用于短期使用，因此现有的电阻式传感器的结构都比较简单，在使用一段较长时间后，电阻式传感器中的电阻应变片容易产生无法恢复的形变，从而出现读数不准、测量误差超出量程范围等问题，而且抗干扰能力也比较差，因而难以长期稳定地工作。另外，现有的电阻式传感器由于是短期使用，因此仅仅采用了一些简单的防水设计，所以防水性能较差，从而也使得现有的电阻式传感器难以长期稳定地工作，无法应用于混凝土结构体内部应变力的长期监测工作。
发明内容本实用新型提供了一种混凝土结构体的应变测量装置，从而可以长期有效、准确地测量混凝土结构体的内部应变。为达到上述目的，本实用新型中的技术方案是这样实现的一种混凝土结构体的`应变测量装置，该装置包括弹性体、波纹管固定端、弹性体固定端、电阻应变片、信号电缆、薄壁波纹管、基距套管、密封组件和塑料滑动管；所述弹性体的一端固定于波纹管固定端上，其另一端固定于弹性体固定端上；所述弹性体包括一个水平部以及设置于所述水平部两端的弓形梁，所述弹性体的水平部的上表面和下表面上均分别对称设置有两片电阻应变片；所述弹性体固定端与所述弹性体连接的一端设置有四个第一接线柱，四个第一接线柱通过四根电阻应变片引出线分别与四片电阻应变片连接；所述弹性体固定端的另一端设置有四个第二接线柱，四个第二接线柱通过四根电缆引出线与信号电缆连接；所述弹性体固定端的中部还设置有与所述基距套管连接的环状突起部；所述薄壁波纹管，套设于所述弹性体之上；所述薄壁波纹管的一端固定于波纹管固定端上，其另一端固定于所述基距套管上；所述基距套管，套设于所述信号电缆的外表面上；所述基距套管不与所述薄壁波纹管连接的一端设置有锥体内腔；所述锥体内腔与套设于所述信号电缆的外表面上且用于防水的密封组件连接；[0011 ] 所述塑料滑动管，套设于所述基距套管、薄壁波纹管和波纹管固定端之上。较佳的，所述弹性体的弓形梁的外侧还设置有沿水平方向延展的固定部；所述固定部上设置有固定通孔。较佳的，所述弹性体由合金结构钢材料制成。较佳的，所述合金结构钢材料为40Cr。较佳的，所述电阻应变片通过粘合剂粘贴于所述弹性体的水平部的上表面或下表面上。较佳的，所述粘合剂为环氧粘合剂。较佳的，所述薄壁波纹管的壁厚为O. 1mm。较佳的，所述薄壁波纹管由铍青铜材料通过冷压的方式制成。较佳的，所述薄壁波纹管通过焊接的方式分别固定于波纹管固定端和基距套管上。较佳的，所述的焊接为锡焊。较佳的，所述密封组件包括密封橡胶套、密封垫环和密封螺母；所述密封橡胶套具有与所述信号电缆的外径相匹配的柱状空腔，所述柱状空腔的一端设置有可与所述基距套管的锥体内腔紧密连接的密封锥体；所述密封橡胶套的柱状空腔套设于所述信号电缆的外表面上，所述密封橡胶套的密封锥体插入所述基距套管的锥体内腔中；所述密封垫环套设于所述信号电缆的外表面上，并与所述密封橡胶套的密封锥体抵接；所述密封螺母通过内螺纹套设于所述信号电缆的外表面上，并与所述密封垫环抵接。较佳的，所述密封橡胶套由氯丁橡胶制成。较佳的，所述塑料滑动管由聚四氟材料制成。综上可知，本实用新型中提供了一种混凝土结构体的应变测量装置。在所述装置中，由于该装置中使用了特殊的弓形弹性体以及粘贴在所述弹性体上的四片电阻应变片，从而可以长期有效、准确地测量混凝土结构体的内部应变；另外，由于在所述混凝土结构体的应变测量装置中还进一步使用了特殊的密封组件，因此具有非常好的防水性能，从而使得所述混凝土结构体的应变测量装置具备良好的长期稳定性及抗干扰能力，因此可应用于各种类型的混凝土结构体的长期监测工作中。
图1为本实用新型中的混凝土结构体的应变测量装置的装配示意图。图2为本实用新型中的混凝土结构体的应变测量装置的剖面示意图一。图3为本实用新型中的混凝土结构体的应变测量装置的剖面示意图二。图4为本实用新型中组装后的混凝土结构体的应变测量装置的立体示意图。图5为本实用新型中的弹性体的结构示意图。图6为本实用新型中的电阻应变片与弹性体的连接关系示意图。图7为本实用新型中的四片电阻应变片的电路等效示意图。[0036]图8为本实用新型中的薄壁波纹管的结构示意图。图9为本实用新型中的薄壁波纹管的连接示意图。图10为本实用新型中的密封组件的结构示意图。图11为本实用新型中的混凝土结构体的应变测量装置的使用示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，
以下结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。参见图1至图9，本实用新型中的所述混凝土结构体的应变测量装置主要包括弹性体11、波纹管固定端12、弹性体固定端13、电阻应变片14、信号电缆15、薄壁波纹管16、基距套管17、密封组件18和塑料滑动管19。所述弹性体11的一端固定于波纹管固定端12上，其另一端固定于弹性体固定端13上；所述弹性体11包括一个水平部110以及设置于所述水平部110两端的弓形梁112，所述弹性体11的水平部Iio的上表面和下表面上均分别对称设置有两片电阻应变片14 ；所述弹性体固定端13与所述弹性体11连接的一端设置有四个第一接线柱，四个第一接线柱通过四根第一电阻应变片引出线141分别与四片电阻应变片14连接；所述弹性体固定端13的另一端设置有四个第二接线柱，四个第二接线柱通过四根第二电缆引出线142与信号电缆15连接；所述弹性体固定端13的中部还设置有与所述基距套管17连接的环状关起部131 ；所述薄壁波纹管16，套设于所述弹性体11之上；所述薄壁波纹管16的一端固定于波纹管固定端12上，其另一端固定于所述基距套管17上；所述基距套管17，套设于所述信号电缆15的外表面上；所述基距套管17不与所述薄壁波纹管16连接的一端设置有锥体内腔171 ;所述锥体内腔171与套设于所述信号电缆15的外表面上且用于防水的密封组件18连接；所述塑料滑动管19，套设于所述基距套管17、薄壁波纹管16和波纹管固定端12之上。图5为本实用新型中的弹性体的结构示意图。参见图5并结合图1至图4所示，本实用新型中的弹性体11包括一个水平部110以及设置于所述水平部110两端的弓形梁112。进一步的，所述弹性体11的弓形梁112的外侧还设置有沿水平方向延展的固定部114，所述固定部上设置有固定通孔116，使得固定螺钉可穿过所述固定通孔116，将所述弹性体11的两端分别固定在波纹管固定端12和弹性体固定端13上。较佳的，在本实用新型中，所述弹性体可由合金结构钢材料制成，所述合金结构钢材料可以为40Cr，由40Cr制成的弹性体具有弹性高、滞后小、耐腐蚀等特点；而且，由于所述弹性体中具有两个弓形梁，因此弹性体的弹性高，具有较高的疲劳极限，弹性模量温度系数小而且稳定，经过热处理后的性能也均匀稳定，机械加工及热处理性能良好，弹性滞后较小，因此非常适用于混凝土结构体内部的应变测量。在本实用新型的具体实施例中，还将在所述弹性体11的水平部110的上表面和下表面上分别设置两片电阻应变片14，一共四片电阻应变片14。较佳的，所述电阻应变片14通过粘合剂粘贴于所述弹性体11的水平部110的上表面或下表面上，待粘合剂在室温下固化后，再进入恒温箱固化，以增强粘贴的牢固性。其中，在本实用新型的具体实施例中，所述粘合剂可以是环氧粘合剂或其它的粘合剂。进一步的，在将电阻应变片14粘贴于所述弹性体11上之前，还可利用酚醛环氧胶或缩酚胶对电阻应变片14的粘贴面以及弹性体11的上表面和下表面进行底层处理，以进一步增强粘贴的牢固性。另外，在本实用新型的具体实施例中，所述四片电阻应变片14中的每一片电阻应变片都通过一根电阻应变片引出线141分别与所述弹性体固定端13上的一个第一接线柱连接，因此，上述四片电阻应变片14可组成一个惠更斯电桥。通过上述四片电阻应变片14，即可测得混凝土结构体中的实际应变测量值。图6为本实用新型中的电阻应变片与弹性体的连接关系示意图。其中，图6 (a)为侧视图，图6 (b)为俯视图。如图6所示，可用Zl、Z2、Z3和Z4分别表示上述的四片电阻应变片14，其中，Zl和Z3为设置于所述弹性体11的水平部110的上表面上的电阻应变片，Z2和TA为设置于所述弹性体11的水平部110的下表面上的电阻应变片。图7为本实用新型中的四片电阻应变片的电路等效示意图。如图7所示，可设Zl的电阻值为R1, Z2的电阻值为R2, Z3的电阻值为R3, TA的电阻值为R4，则上述的四片电阻应变片可组成一个如图7所示的全桥电路。其中，AC端的输入电压可设为Vi, DB端的输出电压可设为％。根据基尔霍夫定律，输出电压Vtl和输入电压Vi具有如下所述的关系
权利要求1.一种混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于，该装置包括弹性体、波纹管固定端、弹性体固定端、电阻应变片、信号电缆、薄壁波纹管、基距套管、密封组件和塑料滑动管； 所述弹性体的一端固定于波纹管固定端上，其另一端固定于弹性体固定端上；所述弹性体包括一个水平部以及设置于所述水平部两端的弓形梁，所述弹性体的水平部的上表面和下表面上均分别对称设置有两片电阻应变片； 所述弹性体固定端与所述弹性体连接的一端设置有四个第一接线柱，四个第一接线柱通过四根电阻应变片引出线分别与四片电阻应变片连接；所述弹性体固定端的另一端设置有四个第二接线柱，四个第二接线柱通过四根电缆引出线与信号电缆连接；所述弹性体固定端的中部还设置有与所述基距套管连接的环状突起部； 所述薄壁波纹管，套设于所述弹性体之上；所述薄壁波纹管的一端固定于波纹管固定端上，其另一端固定于所述基距套管上； 所述基距套管，套设于所述信号电缆的外表面上；所述基距套管不与所述薄壁波纹管连接的一端设置有锥体内腔；所述锥体内腔与套设于所述信号电缆的外表面上且用于防水的密封组件连接； 所述塑料滑动管，套设于所述基距套管、薄壁波纹管和波纹管固定端之上。
2.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述弹性体的弓形梁的外侧还设置有沿水平方向延展的固定部； 所述固定部上设置有固定通孔。
3.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述弹性体由合金结构钢材料制成。
4.如权利要求3所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述合金结构钢材料为40Cr。
5.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述电阻应变片通过粘合剂粘贴于所述弹性体的水平部的上表面或下表面上。
6.如权利要求5所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述粘合剂为环氧粘合剂。
7.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述薄壁波纹管的壁厚为O. 1mm。
8.如权利要求1或7所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述薄壁波纹管由铍青铜材料通过冷压的方式制成。
9.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述薄壁波纹管通过焊接的方式分别固定于波纹管固定端和基距套管上。
10.如权利要求9所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述的焊接为锡焊。
11.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于，所述密封组件包括密封橡胶套、密封垫环和密封螺母； 所述密封橡胶套具有与所述信号电缆的外径相匹配的柱状空腔，所述柱状空腔的一端设置有可与所述基距套管的锥体内腔紧密连接的密封锥体；所述密封橡胶套的柱状空腔套设于所述信号电缆的外表面上，所述密封橡胶套的密封锥体插入所述基距套管的锥体内腔中； 所述密封垫环套设于所述信号电缆的外表面上，并与所述密封橡胶套的密封锥体抵接； 所述密封螺母通过内螺纹套设于所述信号电缆的外表面上，并与所述密封垫环抵接。
12.如权利要求11所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述密封橡胶套由氯丁橡胶制成。
13.如权利要求1所述的混凝土结构体的应变测量装置，其特征在于 所述塑料滑动管由聚四氟材料制成。
专利摘要本实用新型提供了一种混凝土结构体的应变测量装置。其中，所述装置包括弹性体、波纹管固定端、弹性体固定端、电阻应变片、信号电缆、薄壁波纹管、基距套管、密封组件和塑料滑动管。通过使用上述的混凝土结构体的应变测量装置，可以长期有效、准确地测量混凝土结构体的内部应变，并可应用于各种类型的混凝土结构体的长期监测工作中。
文档编号G01B7/16GK202903128SQ201220572370
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者徐海翔 申请人:中冶建筑研究总院有限公司