专利名称：内置式钢－混凝土电子滑移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及土木工程领域的测量装置，特别涉及用于测量钢-混凝土之间相对滑移的电子滑移传感器。
对于钢筋混凝土结构，钢筋与混凝土之间的粘结滑移性能是钢筋混凝土结构的强度计算、变形和裂缝宽度计算的理论依据，是钢筋混凝土结构理论的基础，自二十世纪70年代，国内外许多专家学者对钢筋混凝土的粘结滑移进行了广泛全面的研究，但是对于钢筋混凝土之间的滑移的测量仍然未曾提出理想的测量方法，对于钢筋混凝土之间的内部相对滑移的分布规律没有得出合理的试验结果。
对于型钢混凝土结构，型钢与混凝土之间的相对滑移相对钢筋混凝土之间的滑移要更加的明显和突出，而且，型钢与混凝土的相对滑移相对来说更加复杂。由于型钢混凝土结构的发展较晚，目前，国内外，还未曾见到型钢混凝土相对滑移测量的相关试验研究结果和资料。为清楚了解型钢混凝土结构的受力机理、承载能力计算、变形及刚度，裂缝宽度的计算，对型钢混凝土之间的内部相对滑移的测量，对于工程界和学术研究都具有重要的意义。
钢-混凝土之间的滑移主要包括钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土的相对滑移和型钢混凝土结构中型钢与混凝土之间的相对滑移。由于钢筋混凝土和型钢混凝土结构中的相对滑移存在于钢筋和型钢与混凝土的连接面上，而且是相对滑移，故目前国内外，钢-混凝土相对滑移的测量一直是一个难题，目前还没有理想的测量方法。美国的Nilson博士曾采用混凝土应变计，测量混凝土的应变，并通过对钢筋和混凝土应变差进行积分，计算出钢筋混凝土中钢筋与混凝土之间的相对滑移，该方法属于一种间接方法，而且所测的滑移不是连接面上的真正滑移，存在一定误差。清华大学、东南大学为了测量钢筋混凝土中钢筋与混凝土之间的相对滑移，采用由橡胶作为弹性元件的滑移传感器，但由于橡胶材料的性质不是完全线弹性的，而且由于构造较为简单，所以测量结果不很理想。该滑移传感器目前存在的主要问题是(1)传感器的灵敏度不高；(2)传力机理不太合理，会改变原有的粘结性能；(3)线性不好，应变漂移大；(4)对橡胶的要求太高，且难于保证制作和安装的精确尺寸。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的一种内置式钢-混凝土电子滑移传感器，它主要是由弹性悬臂梁(1)、弹簧(2)、纵向金属轴(6)、横向限位杆(5)、滑动杆(4)、金属外罩(3)和电阻应变片(7)组成。在金属外罩(3)内固定安装有弹性悬臂梁(1)，在弹性悬臂梁(1)的末端两侧分别粘贴有电阻应变片(7)，每个应变片(7)上均连接有一组电线(10)。在金属外罩(3)内还固定安装有纵向金属轴(6)，在纵向金属轴(6)上安装有滑动杆(4)，在滑动杆(4)上固定安装有横向限位杆(5)，弹簧(2)的一端与弹性悬臂梁(1)的顶端固定相连，另一端与横向限位杆(5)固定相连。在纵向金属轴(6)上还安装限位套管(8)。在金属外罩(3)内壁与限位杆(5)相应位置设有凹槽(9)，横向限位杆(5)的前端放置在凹槽(9)内。
本实用新型的技术解决方案还可以这样实现在横向限位杆(5)上还安装有另一根弹簧(2)，该弹簧(2)的一端与横向限位杆(5)固定相连，另一端与金属外罩(3)固定相连。在金属外罩(3)内壁与限位杆(5)相应位置设有凹槽(9)，横向限位杆(5)的前端放置在凹槽(9)内。
在上述技术方案中，弹性悬臂梁(1)选用铍青铜片制作。纵向金属轴(6)和限位套管(8)均选用不锈钢材料制作。
本实用新型的有益效果1.设计合理、安装简单、操作方便、测量准确。在基本不改变钢筋混凝土和型钢混凝土结构本身的粘结性能情况下，采用本实用新型和一般的应变测量仪器，可以直接测量出单向加载和双向反复加载下的内部相对滑移量。
2.本实用新型灵敏度高。1200με/mm，对于一般的结构实验室，可以精确测量到0.001mm。
3.量程适当。单向型，量程可达5mm；双向型量程可达-5mm～5mm。
4.线性好。通过对标定试验数据的统计回归，其线性相关系数为0.999。
5.防水性能好。本实用新型可以直接用于钢筋混凝土和型钢混凝土结构中，不需另外采取其他防水措施。
6.外形尺寸小，可以用于测量直径大于20mm的钢筋与混凝土之间的粘结滑移。造价低，制作方便，适合中小型加工厂批量生产。
7.本实用新型不仅适合于钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土连接面上的内部相对滑移的测量，也适合于型钢混凝土结构中型钢与混凝土连接面上的内部相对滑移的测量，不仅可以测量单向加载，也适合于反复加载荷循环加载情况下的相对滑移的测量，是一种性能稳定、可以在土木工程中推广使用的试验测量传感器。
具体实施方式
实施例1内置式钢-混凝土电子单向型滑移传感器参见
图1、图2、图3和图4。它主要是由弹性悬臂梁1、弹簧2、金属外罩3、滑动杆4、横向限位杆5、纵向金属轴6、两片电阻应变片7、限位套管8等组成。在金属外罩3内靠近内壁处固定安装有弹性悬臂梁1，在弹性悬臂梁1的末端两侧相对应位置，分别粘贴一片电阻应变片7，每个应变片7上都连接一组电线10，在金属外罩3壁面相应的位置开设有小孔，电线10从小孔引出。在金属外罩3内固定安装有纵向金属轴6，在纵向金属轴6上安装有滑动杆4，在滑动杆4上固定安装有横向限位杆5。在纵向金属轴6上还安装不锈钢材料制作的限位套管8。
在弹性悬臂梁1的顶端设有小孔，在横向限位杆5上也设有小孔或小槽。弹簧2一端的圆钩固定连接在弹性悬臂梁1小孔中，弹簧2的另一端固定连接在横向限位杆5的小孔或小槽中。
由于纵向金属轴6带有不锈钢限位套管8，保证了在初始状态下，使弹簧2稍微受拉张紧并与横向限位杆5的牢固连接。
在金属外罩3内壁与限位杆5相应位置设有凹槽9，横向限位杆5的前端放置在凹槽9内，使得横向限位杆5能够在凹槽9内自由滑动。
金属外罩3外壁上所有孔槽用环氧树脂胶密封、绝缘，进行防水处理。
弹性悬臂梁1选用铍青铜片制作。纵向金属轴6和限位套管8均选用不锈钢材料制作。
本实用新型的基本工作原理及工作过程如下参见图1。首先，将本实用新型放置于混凝土中，滑动固定杆4通过型钢和钢筋上预先设置的圆孔与钢筋或型钢紧密的连接成一体。钢筋和型钢与混凝土的相对滑移就能通过滑动固定杆4与金属外罩3的相对滑移准确反映出来。当钢筋或型钢与混凝土之间发生滑移，钢筋或型钢拉动滑动杆4，带动弹簧2，再由弹簧2拉动弹性悬臂梁1，在弹性悬臂梁1中引起应变，并由应变片7将应变通过电线10输出到应变计(静力应变计或应变数据采集仪器)，从而准确测量出钢筋和型钢与混凝土相对滑移量。经过对滑移传感器标定，钢筋和型钢与混凝土之间的相对滑移可以根据滑移传感器的标定参数直接由电阻应变片得出。
在上述实施例1中，弹性悬臂梁1和与之相连接的弹簧2，放置在纵向金属轴6的上方。实施例2内置式钢-混凝土电子单向型滑移传感器参见图5。它主要是由弹性悬臂梁1、弹簧2、金属外罩3、滑动杆4、横向限位杆5、纵向金属轴6、两片电阻应变片7、限位套管8等组成。弹性悬臂梁1和与之相连接的弹簧2，放置在纵向金属轴6的下方。其它零件的连接方式及操作过程同实施例1。实施例3内置式钢-混凝土电子双向型滑移传感器参见图6、图7、图8和图9。它主要是由弹性悬臂梁1、两根弹簧2、金属外罩3、滑动杆4、横向限位杆5、纵向金属轴6、两片电阻应变片7、限位套管8等组成。
在金属外罩3内固定安装有纵向金属轴6，在纵向金属轴6中间位置上安装有滑动杆4，在滑动杆4上固定安装有横向限位杆5。纵向金属轴6两端分别安装有不锈钢材料制作的限位套管8。
在弹性悬臂梁1的顶端设有小孔，在横向限位杆5上也设有小孔或小槽。第一根弹簧2的一端圆钩固定连接在弹性悬臂梁1小孔中，另一端固定连接在横向限位杆5的小孔或小槽中。第二根弹簧2的一端圆钩固定安装在横向限位杆5的小孔或小槽中，该弹簧2的另一端与金属外罩3固定相连。两根弹簧应安装在同一水平面上。其它零件连接方式及操作过程基本同实施例1。实施例4内置式钢-混凝土电子双向型滑移传感器参见图10。它主要是由弹性悬臂梁1、两根弹簧2、金属外罩3、滑动杆4、横向限位杆5、纵向金属轴6、两片电阻应变片7、限位套管8等组成。弹性悬臂梁1、两根弹簧2及限位杆5放置在纵向金属轴6的下方。其它零件的连接方式及操作过程基本同实施例3。
实施例3和实施例4主要用于测试反复荷载作用下，钢筋或型钢与混凝土之间的双向相对滑移值。
权利要求1.一种内置式钢-混凝土电子滑移传感器，其特征在于它主要是由弹性悬臂梁(1)、弹簧(2)、纵向金属轴(6)、横向限位杆(5)、滑动杆(4)、金属外罩(3)和电阻应变片(7)组成；在金属外罩(3)内固定安装有弹性悬臂梁(1)，在弹性悬臂梁(1)的末端两侧分别粘贴有电阻应变片(7)，每个应变片(7)上均连接有一组电线(10)；在金属外罩(3)内还固定安装有纵向金属轴(6)，在纵向金属轴(6)上安装有滑动杆(4)，在滑动杆(4)上固定安装有横向限位杆(5)，弹簧(2)的一端与弹性悬臂梁(1)的顶端固定相连，另一端与横向限位杆(5)固定相连；在纵向金属轴(6)上还安装限位套管(8)。
2.根据权利要求1所述的电子滑移传感器，其特征在于在横向限位杆(5)上还安装有另一根弹簧(2)，该弹簧(2)的一端与横向限位杆(5)固定相连，另一端与金属外罩(3)固定相连。
3.根据权利要求1或2所述的电子滑移传感器，其特征在于在金属外罩(3)内壁还设有凹槽(9)，横向限位杆(5)的前端放置在凹槽(9)内。
4.根据权利要求1或2所述的电子滑移传感器，其特征在于弹性悬臂梁(1)选用铍青铜片制作。
5.根据权利要求1或2所述的电子滑移传感器，其特征在于纵向金属轴(6)和限位套管(8)选用不锈钢材料制作。
6.根据权利要求1或2所述的电子滑移传感器，其特征在于金属外罩(3)外壁上的孔槽均用环氧树脂胶密封。
专利摘要本实用新型公开了一种内置式钢－混凝土电子滑移传感器。它主要是由弹性悬臂梁(1)、弹簧(2)、纵向金属轴(6)、横向限位杆(5)、滑动杆(4)、金属外罩(3)和电阻应变片(7)组成。本实用新型的优点是灵敏度高、线性好、量程较大，造价低，安装简单，易于操作，适合于钢筋与混凝土连接面上或型钢与混凝土连接面上的内部单向加载或反复加载荷、循环加载情况下相对滑移的测量，是一种性能稳定、可以在土木工程中推广使用的试验测量传感器。
文档编号G01B7/02GK2551971SQ0226188
公开日2003年5月21日 申请日期2002年7月1日 优先权日2002年7月1日
发明者赵鸿铁, 杨勇, 薛建阳, 王彦宏 申请人:西安建筑科技大学