[发明专利]一种混凝土应力传感器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种混凝土应力传感器及其使用方法，属于土木工程领域。该混凝土应力传感器由左端块、右端块和应力测试柱组成。应力测试柱采用特殊混凝土制成，配合比与混凝土结构中的相同，只是其中的集料被替换为铁磁集料，两种集料的级配完全相同。应力测试时，外部的磁通量测试仪与该应力传感器构成一个闭合的磁路，激励线圈产生脉冲磁场后，测得感应线圈中的感应电压即可得到混凝土内的应力。该应力传感器便于工程结构建成后的混凝土应力检测，可自动扣除混凝土干缩和徐变的影响，且构造简单，造价低，与工程结构同寿命，可降低整个工程结构的检测费用，经济实用。

技术领域

本发明涉及一种混凝土应力传感器及其使用方法，属于土木工程领域。

背景技术

目前，混凝土结构中常用的应力传感器可大致分为以下几类：（1）振弦式应力计外部应力改变传感器钢弦松紧程度，通过激振电路使传感器钢弦产生共振，并读取钢弦频率从而获得应力值。（2）压电式应力传感器 以压电陶瓷为敏感单元，通过测量压电材料中等效电路参数来反映混凝土结构中的静态或准静态应力。（3）光纤光栅应力传感器 反射光的波长对应力和应变非常敏感，当弹性体受到有压力时，光纤光栅与弹性体一起发生变形，导致光纤光栅反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的度量来感测应变。

根据以上常规的混凝土应力传感器的工作原理可知，目前的混凝土应力测试都是通过测量应变，再考虑混凝土的弹性模量得到的。由此可知，准确地说，目前的混凝土应力传感器其实是混凝土应变计。混凝土材料在成型后，会发生干缩和徐变，因此，测得的混凝土应变内包含干缩和徐变引起的部分，由此得到的应力并非真实的应力。实际工程中，人们只能准确地测试短期荷载或临时荷载产生的应变增量，从而得到应力增量。对混凝土中实时的应力，只能利用制作的试件，测量干缩和徐变的变化规律，推算混凝土内干缩和徐变对应的应变部分，测量的总应变扣除该应变部分，进而计算混凝土内的应力。混凝土结构中混凝土的应力检测一直是土木行业内没有得到解决的问题，人们一直渴望能够直接测量得到混凝土内的实时的真实应力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足和问题，提供了一种混凝土应力传感器及其使用方法。

本发明提供一种混凝土应力传感器及其使用方法，该混凝土应力传感器由左端块、右端块、和位于左端块和右端块之间的应力测试柱组成；该应力测试柱采用特殊混凝土制成，其配合比与混凝土结构中的混凝土相同，只是其中的集料被替换为铁磁集料，两种集料的级配完全相同。所述的混凝土应力传感器的使用分为室内准备阶段和现场作业阶段，具体包括以下步骤：

准备阶段步骤1 准备铁磁粒料，配制与结构中混凝土的集料级配相同的铁磁集料；

准备阶段步骤2 采用制备的铁磁集料，按结构中混凝土的配合比，制备特殊混凝土，用该特殊混凝土制作一组应力测试柱；

准备阶段步骤3 用环氧树脂胶液涂抹应力测试柱的两个端面，并将应力测试柱安装入左端块和右端块对应的凹槽内，且左端块和右端块位置对应，它们的被动测试面在同一平面内；

准备阶段步骤4 利用压力试验机对制作的应力传感器施压，荷载分8级，并使用配套的磁通量测试仪测量感应电压；该磁通量测试仪由左测量臂、右测量臂和手把组成，左测量臂内有左激励线圈，右测量臂内有右激励线圈，手把内有感应线圈，该磁通量测试仪左右对称；测试时，磁通量测试仪的两个主动测试面分别与混凝土应力传感器相应的被动测试面相对，且用力保持密贴，打开脉冲开关，即可读取磁通量测试仪中的感应电压；根据一组应力传感器的试验结果，建立感应电压与混凝土中的应力值的对应关系，通过对磁通量测试仪的设置，使其可同时输出所测到的感应电压和应力；

准备阶段步骤5 不同温度下，重复准备阶段步骤4，对所建立的感应电压与混凝土应力关系进行温度修正；

作业步骤1 在工程中测量部位准备浇筑混凝土前五个小时，浇筑制作应力测试柱，带模养护；