[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

说明书

本发明公开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，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。光纤上设应力监测、滑移监测和温度补偿光栅通过焊接玻璃固定于钢筋槽孔内；钢筋两端伸出混凝土，分别布置位移传递装置和拉拔仪；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，采用拉拔仪进行拉拔加载。本发明提供的监测装置及方法，能够实现对长拉拔试件钢筋与混凝土间局部粘结滑移本构模型的精确测试，减小了以往短拉拔试件采用平均应力和滑移值引起的误差，尤其能够实现对大滑移下粘结滑移下降段曲线的准确测定。

技术领域

本发明涉及钢筋与混凝土间粘结滑移本构模型测试技术，尤其涉及基于光纤光栅传感的钢筋与混凝土间粘结滑移本构高精度测试方法，属于土木工程混凝土结构性能测试领域。

背景技术

混凝土与钢筋之间的有效粘结是实现两者之间共同受力和协调变形的根本保证，局部粘结滑移本构模型是表征钢筋与混凝土间粘结性能的基本指标。在钢筋混凝土结构设计、有限元分析、钢筋锚固长度和搭接长度设计、受弯构件挠度计算、裂缝宽度计算以及地震作用下连接节点滑移量计算分析等都需要应用到钢筋与混凝土间的粘结滑移本构模型。目前，钢筋与混凝土间粘结滑移本构模型已经受到了国内外学者的重视，很多规范也给出了钢筋与混凝土间粘结滑移本构模型，用于混凝土结构设计和验算。

在钢筋与混凝土局部粘结滑移特征试验测试方面尚面临一些问题：由于钢筋包裹在混凝土内部，因此尚无直接有效的办法来测试钢筋局部粘结应力以及钢筋与混凝土间的相对滑移量。目前，常用的方法是通过设计短拉拔试件，采用钢筋平均粘结应力和拉拔端钢筋滑移量来近似表征钢筋与混凝土间的局部粘结滑移本构模型，这种近似方法必然会存在一定的误差。此外，采用短试件进行拉拔测试时，一旦达到最大拉拔力，钢筋即会被拉出，因此钢筋较大滑移时对应的粘结滑移曲线下降段的采集尚具有一定难度。

长拉拔试件测试方面，也有了一些初步的尝试。一些学者通过在钢筋内部开孔、张贴连续应变片，并配合拉拔端钢筋滑移量测量，通过应变片推算局部粘结应力和相对滑移量构件钢筋与混凝土间粘结滑移本构模型。但上述方法也存在一定的弊端：首先，采用连续应变数据和钢筋拉拔端滑移测量值推算钢筋局部滑移量时也较大的近似误差，并且推算公式复杂，不便于广泛推广；其次，应变片的易损性、可靠性等问题也会直接影响到测试结果和精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的钢筋混凝土粘结滑移本构测试方法，能有效解决上述技术问题。

具体如下：

实现对长拉拔试件钢筋与混凝土间局部粘结滑移本构模型稳定、精确的测试，大大减少了以往短拉拔试件采用平均应力和滑移值引起的误差，尤其能够实现对大滑移下粘结滑移下降段曲线的准确测定。

为有效解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

基于光纤传感的钢筋混凝土粘结滑移本构测试方法，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；