一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及土木工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)是一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器，包括普通螺栓、內(nèi)植光柵式測(cè)力傳感器、光纖引出線，在普通螺栓的螺桿左右兩側(cè)分別開置細(xì)長(zhǎng)的凹槽，凹槽內(nèi)各植入一個(gè)微型光柵式傳感器，信號(hào)由自帶光纖引出，光纖緊貼螺桿壁面布置，并穿過(guò)螺帽相應(yīng)位置開的小孔后，從螺帽頂面引出。光纖引出線可隨意接長(zhǎng)，便于采用光纖光柵式解調(diào)儀遠(yuǎn)距離讀取傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)連接螺栓的受力狀態(tài)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)為內(nèi)置傳感器體積小、防水、耐腐蝕、電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強(qiáng)，工裝后外形同普通螺栓基本一樣，安裝方便，能適應(yīng)于復(fù)雜環(huán)境和遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
【專利說(shuō)明】一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本實(shí)用新型涉及土木工程結(jié)構(gòu)中拼裝各種構(gòu)件所用鋼螺栓的受力監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來(lái)說(shuō)是一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器。
[【背景技術(shù)】]
[0002]在目前軟土地基的城市隧道中，盾構(gòu)法施工的管片隧道是較為常見的一種結(jié)構(gòu)形式。管片隧道主要受力構(gòu)件是一個(gè)鋼筋混凝土圓環(huán)，整體的混凝土圓環(huán)是無(wú)法在隧道內(nèi)運(yùn)輸和安裝的，解決方法就是將這些混凝土圓環(huán)分解成多塊，分解運(yùn)輸，洞內(nèi)拼裝，這些塊就是管片，將這些分解的管片拼裝成一個(gè)圓環(huán)的鋼構(gòu)件就是螺栓，螺栓主要承受軸向力。
[0003]對(duì)于拼裝管片所用螺栓的受力狀態(tài)需進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一是判斷所監(jiān)測(cè)到的螺栓受力是否過(guò)載，預(yù)見事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采取措施，防患于未然；二是根據(jù)所監(jiān)測(cè)到的螺栓受力數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析，指導(dǎo)施工，修正螺栓設(shè)計(jì)參數(shù)和檢驗(yàn)施工預(yù)設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)和施工的合理性和經(jīng)濟(jì)性。由于螺栓安裝之后主體位于管片內(nèi)部，常規(guī)測(cè)試手段無(wú)法對(duì)其受力狀況進(jìn)行測(cè)試。
[0004]專利申請(qǐng)?zhí)枮?2232164.0的中國(guó)專利公開了一種光纖智能螺栓，包括螺栓、光纖接口和白光干涉式光纖絕對(duì)形變傳感器，其是將白光干涉式光纖絕對(duì)形變傳感器做出光纖接口后內(nèi)嵌于普通金屬單頭或雙頭螺栓軸向中心深孔或透孔中，間隙中用環(huán)氧樹脂填充。該專利申請(qǐng)是在螺栓的中部鉆孔后插入形變傳感器，不僅安裝不便且螺栓監(jiān)測(cè)的精度不佳。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)目前市場(chǎng)上還沒有螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器，而設(shè)計(jì)一種可以良好的解決構(gòu)件間連接螺栓受力監(jiān)測(cè)的光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器，包括普通螺栓、內(nèi)植光柵式測(cè)力傳感器、光纖引出線，在普通螺栓的螺桿左右兩側(cè)分別開置細(xì)長(zhǎng)的凹槽，凹槽內(nèi)各植入一個(gè)微型光柵式傳感器，螺栓螺桿的側(cè)壁中間設(shè)有光纖引出線，信號(hào)由光纖引出后穿過(guò)螺帽相應(yīng)位置開的小孔從螺帽頂面引出，對(duì)螺栓的受力狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述的光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器工作溫度為-20°C?60°C，細(xì)螺栓最大量程為150KN，粗螺栓最大量程為250KN，精度為到0.1KN。
[0007]光纖引出線可隨意接長(zhǎng)，便于采用光纖光柵式解調(diào)儀遠(yuǎn)距離讀取傳感器數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)連接螺栓的受力狀態(tài)。
[0008]本實(shí)用新型與行業(yè)內(nèi)其他測(cè)力傳感技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn):內(nèi)置傳感器，體積小、防水、耐腐蝕、電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強(qiáng)，工裝后外形同普通螺栓基本一樣，安裝方便，能適應(yīng)于復(fù)雜環(huán)境和遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性很好，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
[【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】]
[0009]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的側(cè)面圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型的正面圖；
[0012]圖4為本實(shí)用新型的應(yīng)力標(biāo)定結(jié)果；
[0013]圖中:1、螺栓2、傳感器尾纖引線3、微型光柵式傳感器；
[0014]指定圖1作為本實(shí)用新型的摘要附圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，這種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對(duì)本專業(yè)的人來(lái)說(shuō)是非常清楚的。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0016]實(shí)施例1
[0017]本實(shí)用新型的基本技術(shù)思路是在普通螺栓上開槽植入微型光纖光柵式傳感器，基本原理是將光纖傳感器附著在螺栓的受力表面使其與螺栓一起變形，從而記錄螺栓的應(yīng)變和應(yīng)力。具體工藝如下:首先對(duì)螺栓進(jìn)行加工處理，在螺桿兩側(cè)開槽，開槽尺寸為4X4mm(深X寬)，同時(shí)在螺帽對(duì)應(yīng)凹槽的位置打孔。將光纖傳感器埋入螺栓凹槽內(nèi)，傳輸光纜從螺帽小孔中引出，最后用結(jié)構(gòu)膠封閉凹槽，使得光柵螺栓合為一體，在封裝完成之后隨后再在螺栓表面縮上熱縮套管密封。由于螺桿同時(shí)受拉和受彎，為了全面掌握螺桿的實(shí)際受力狀態(tài)，本方案中在螺桿兩側(cè)對(duì)稱開槽，對(duì)受拉和受彎狀態(tài)進(jìn)行同時(shí)監(jiān)控。
[0018](I)螺栓計(jì)的安裝:與普通螺栓一樣，使用螺栓計(jì)進(jìn)行管片拼裝，螺栓計(jì)承受拉力，無(wú)需改變安裝工藝，簡(jiǎn)單便捷。
[0019](2)螺栓計(jì)的線路布置:利用尾纖將傳感器的信號(hào)引出，尾纖可以利用普通光纖進(jìn)行接長(zhǎng)、引線至監(jiān)測(cè)設(shè)備。
[0020](3)螺栓計(jì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè):在監(jiān)控室中，利用光纖光柵解調(diào)儀對(duì)螺栓計(jì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從而實(shí)時(shí)或者定期的監(jiān)測(cè)螺栓的受力狀況。
[0021]為了確保螺栓計(jì)良好的工作性能，在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)所設(shè)計(jì)的螺栓計(jì)進(jìn)行測(cè)試標(biāo)定。由于螺栓計(jì)主要承受拉力，同時(shí)為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定時(shí)采用軸向張拉狀態(tài)。由于螺栓一端是螺紋，另一端是螺帽，利用專門設(shè)計(jì)的軸向張拉裝置，對(duì)螺栓進(jìn)行加載測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，螺栓計(jì)的線性和重復(fù)性能均很好，說(shuō)明該設(shè)計(jì)可以滿足實(shí)際使用要求。
[0022]本實(shí)用新型已在盾構(gòu)法施工的實(shí)際管片隧道工程中運(yùn)用，工程中共安裝了 40個(gè)此種螺栓計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)安裝簡(jiǎn)便，傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期遠(yuǎn)程監(jiān)控，真實(shí)地反映了管片中螺栓的受力大小和隨著工期開展的受力變化情況，數(shù)據(jù)精度高，穩(wěn)定性好，能夠滿足工程需求。
【權(quán)利要求】
1.一種光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器，包括普通螺栓、內(nèi)植光柵式測(cè)力傳感器、光纖引出線，其特征在于在普通螺栓的螺桿左右兩側(cè)分別開置細(xì)長(zhǎng)的凹槽，凹槽內(nèi)各植入一個(gè)微型光柵式傳感器，螺栓螺桿的側(cè)壁中間設(shè)有光纖引出線，信號(hào)由光纖引出后穿過(guò)螺帽相應(yīng)位置開的小孔從螺帽頂面引出，對(duì)螺栓的受力狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述的光纖光柵式結(jié)構(gòu)連接螺栓受力監(jiān)測(cè)傳感器工作溫度為-20°C?60°C，最大量程為250KN，精度為到0.1KN。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK204007960SQ201420409818
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】趙榮欣, 吳華勇, 楊超斌 申請(qǐng)人:上海市建筑科學(xué)研究院