[发明专利]基于光纤传感的钢筋混凝土粘结滑移本构测试方法及装置

权利要求书

1.基于光纤传感的钢筋混凝土粘结滑移本构测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)根据监测位置确定钢筋孔槽长度、安装光纤光栅、计量焊接玻璃间距、浇筑混凝土、安装位移传递装置、位移计和拉拔仪，并将光纤光栅信号连接至解调单元；

(2)调试仪器，读取初值，位移计读数s_y,0，考虑温度补偿之后的滑移监测光栅和两应力监测光栅读数分别为ε_s,0,ε_yl,0和ε_yr,0；

(3)通过拉拔仪开始加载，设定数据采集频率，持续同步读取位移计读数s_y,i(i＝1,2,3…)、滑移监测光栅和两应力监测光栅读数ε_s,i,ε_yl,i和ε_yr,i(i＝1,2,3…),直到拉拔试件破坏；

(4)根据第i次采集的数据，分别计算相应的钢筋局部粘结应力和滑移量；

(5)以相对滑移值s_i(i＝1,2,3…)为横坐标，以σ_i(i＝1,2,3…)为纵坐标，绘制钢筋局部粘结滑移本构关系曲线。

2.根据权利要求1所述基于光纤传感的钢筋混凝土粘结滑移本构测试方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：

以第i次采集的数据为例，计第i次采集到的位移计、滑移监测光栅和应力监测光栅读数的改变量分别为：Δs_y,i＝s_y,i-s_y,0，Δε_s,i＝ε_s,i-ε_s,0，Δε_yl,i＝ε_yl,i-ε_yl,0，Δε_yr,i＝ε_yr,i-ε_yr,0；计钢筋直径为d，扣除孔槽后的钢筋截面积为A,钢筋弹性模量为E；计从滑移监测光栅至应力监测光栅间5个焊接玻璃间距分别计为L₁、L₂、L₃和L₄；

钢筋局部粘结应力值σ_i为：钢筋与混凝土间相对滑移值s_i为:s_i＝Δs_y,i+L₁Δε_s,i+0.25(Δε_yr,i+Δε_yl,i)(L₂+L₃+L₄)。

3.一种实现权利要求1所述方法的测试装置，其特征在于，该测试装置包括：钢筋、混凝土、光纤光栅、位移传递装置、细铁丝、位移计、位移计支座、拉拔仪和锚具；其中，所述的光纤光栅设有应力监测光栅、滑移监测光栅和温度补偿光栅，并通过焊接玻璃固定于钢筋槽孔内连接信号至解调单元；所述的钢筋两端伸出混凝土，分别于钢筋自由端和加载端布置位移传递装置和拉拔仪；所述的位移传递装置通过细铁丝与位移计连接，结合滑移监测光栅测定钢筋局部滑移量，应力监测光栅测定钢筋局部粘结应力，所述的拉拔仪和锚具用于进行拉拔加载。

4.根据权利要求3所述测试装置，其特征在于，所述的钢筋浇注于混凝土内部，钢筋两端均延伸出混凝土两侧，钢筋沿横截面中线劈开，在一侧内部开孔，孔内安装光纤光栅，同时覆盖橡胶进行保护，并通过焊接或黏贴方式将另一侧与开孔侧焊接称为整体；所述钢筋槽孔位置在钢筋表面，对于带肋钢筋，槽孔避开钢筋横肋并靠近钢筋顺肋。

5.根据权利要求3所述测试装置，其特征在于，所述的光纤光栅设置有两个应力监测光栅、一个滑移监测光栅以及一个温度补偿光栅，光纤光栅在预紧力作用下通过5处焊接玻璃固定于钢筋槽孔内，设置传输光纤将所用光纤光栅串联，并连接信号至解调单元，所述应力监测光栅分别位于监测位置两侧，滑移监测光栅位于拉拔自由端，温度补偿光栅位于焊接玻璃外侧。