[发明专利]应用裸光纤光栅测量型材与基体之间的粘结性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及粘结滑移测量技术领域，尤其涉及一种应用裸光纤光栅测量型材与基体之间的粘结性能的方法。

背景技术

型材(如钢筋、FRP筋、型钢等)与机体(如混凝土、木材等)能够协同工作的基础就是两者之间的粘结力,良好的粘结才能使得两者之间的变形保持一致,并且应力才可以在它们相互间得到很好的传递,所以粘结的好坏直接影响着粘结构件的承载能力。故粘结滑移理论的研究具有重要的工程应用价值。

型材与基体的粘结滑移问题对理论的研究也有非常重要的作用,随着非线性有限元研究的不断深入,对粘结滑移提出了新的要求,为能更真实的模拟型材与基体的粘结关系,必须建立更为合理的粘结—滑移本构关系模型。在计算机数值模拟中,将此粘结—滑移本构关系模型应用于型材与基体的联接单元。

通常试验研究采用平均粘结应力作为整个粘结段的粘结应力，随着对钢筋与混凝土粘结滑移性能研究的深入,很多学者发现粘结—滑移关系沿型材的锚固长度方向是变化的。为得到不同位置处的粘结—滑移关系,应当知道粘结应力与滑移量沿锚长的分布。在实际的测量当中,可以在钢筋与混凝土相应的位置处布设多个测点,可以根据钢筋相邻测点上的钢筋应力求出测段上的平均粘结应力,从而近似得到粘结应力沿锚长的分布。然后根据钢筋与混凝土的变形差值可以得到不同位置处的相对滑移量。

目前，大部分粘结滑移试验对于型材应变的量测采用内贴与外贴应变片法。

外贴应变片法：外贴应变片改变了型材与基体间的作用面积从而影响了粘结滑移性能，并且在滑移过程中应变片会受到损坏，故该方法适用性较差。

内贴应变片法：内贴应变片的方法是将型材分为两半,并在内部用铣床加工出一道凹槽,在凹槽内按一定距离贴入箔式电阻片,导线沿着凹槽在型材两端伸出,最后两半型材合拢,并在贴片区外点焊成一个整体。该种方法适用于钢筋应变测量，而对于FRP筋、型钢(主要是型钢没有办法劈开，FRP筋有时也是可以劈开的，另外对于直径较小的型材也很难劈开)等型材该方法因不易劈开型材而不适用。且内贴应变片操作繁琐复杂。近些年随着光纤光栅传感技术的发展，有学者采用外贴多根裸光纤光栅测量型材在粘结滑移试验中的应变。由于应变测点较多，故外贴多根光纤同样会对粘结滑移性能测量产生不利影响，且操作复杂。

发明内容

本发明的实施例提供了一种应用裸光纤光栅测量型材与基体之间的粘结性能的方法，以实现有效地对型材与基体之间的粘结性能进行测量。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种应用裸光纤光栅测量型材与基体之间的粘结性能的方法，包括：

在型材的内部或者表面选定测量点；

根据所有的测量点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤，在所述光纤上设置裸光纤光栅，所述裸光纤光栅与所述测量点对应；

将所述型材与待测试的基体进行粘结，形成连接体，对所述连接体进行粘结滑移试验，通过所述裸光纤光栅测量所述粘结滑移试验过程中所述型材的温度和应变变化。

进一步地，所述的在型材的内部或者表面选定测量点，包括：

将金属型材切分为两半,在金属型材的内部加工出一道凹槽,在凹槽内根据试验要求选定测量点。

进一步地，所述的在型材的内部或者表面选定测量点，包括：

在复合材料型材或者金属型材的外表面根据试验要求选定测量点。

进一步地，所述的根据所有的测量点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设光纤，在所述光纤上设置裸光纤光栅，所述裸光纤光栅与所述测量点对应，包括：

根据所有的测量点设定光纤布置路径，在所述光纤布置路径上布设单根裸光纤，按照测量点的参数和各测量点之间的距离在所述单根裸光纤上刻制裸光纤光栅，裸光纤光栅的应变范围和对应的测量点的应变范围相同，将刻制好的裸光纤光栅粘结固定于对应的测量点，将所述单根裸光纤沿着在金属型材两端伸出。

进一步地，整个光纤只粘结光纤光栅部分，作为信号传输的除了光纤光栅之外的其它部分无需粘结。

进一步地，所述的将所述型材与待测试的基体进行粘结，形成连接体，对所述连接体进行粘结滑移试验，通过所述裸光纤光栅传感器测量所述粘结滑移试验过程中所述型材的温度和应变变化，包括：

当将金属型材切分为两半时,将两半金属型材合拢，组成金属型材整体；