[发明专利]光纤法测量预应力传递长度和粘结锚固强度的结构及方法

说明书

本发明公开了一种光纤法测量预应力传递长度和粘结锚固强度的结构和方法，包括混凝土试件、承压板、智能钢绞线、施力组件和光纤光栅测量仪；通过施力组件对智能钢绞线施加拉力，并将最大张拉力划分为10级，每次施加最大张拉力的10％，读取压力值和光纤光栅测量仪的应变值；当张拉力达到最大张拉力时，从张拉端到产生应变的光栅测点和未产生应变的光栅测点之间为预应力传递长度；计算得到混凝土试件和智能钢绞线之间的剪切强度即为粘结锚固强度。本发明利用光纤光栅智能钢绞线，精确测量预应力传递长度及预应力智能钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度，测量误差小，满足工程设计和施工的技术精度要求，为预应力混凝土结构设计和施工提供更精确的数据。

技术领域

本发明涉及土木工程领域中的预应力混凝土技术领域，更具体的说是涉及一种测量预应力钢绞线预应力传递长度及钢绞线与混凝土之间粘结锚固强度的结构及方法。

背景技术

混凝土是一种脆性材料，抗压强度很高，抗拉强度只有抗压强度的1/10左右，因此，采用高强度的预应力钢绞线对混凝土施加预应力，可以有效改善混凝土结构抗裂性能，避免混凝土裂缝过大，甚至可以控制混凝土结构不开裂。预应力技术分为先张法和后张法，后张法又包括有粘结、无粘结和缓粘结预应力技术，总体可以分为4类：先张法有粘结、后张法有粘结、后张法无粘结、后张法缓粘结，除了后张法无粘结外，预应力钢绞线与混凝土之间都通过粘结形成成为一体，具有预应力筋破坏阶段应力增长高、低周反复荷载下耗能大、预应力钢绞线通过一定传递长度可以实现无锚具的锚固。

但是，要精确测量预应力钢绞线与混凝土之间通过多长的距离实现无锚具锚固，一直是很困难的事情，如果在钢绞线上贴应变片，在张拉过程中预应力筋稍有变形就会破坏应变片的测点，因此，精确测量预应力钢绞线预应力传递长度、预应力钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度一直是行业内关注的技术难题。

因此，如何提供一种可以精确测量预应力传递长度及预应力钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度的结构和方法，使得测量误差小，能够满足工程设计和施工的技术精度要求，为预应力混凝土结构设计和施工提供更精确的数据，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光纤法测量预应力传递长度和粘结锚固强度的结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤法测量预应力传递长度和粘结锚固强度的结构，包括：混凝土试件、承压板、智能钢绞线、施力组件和光纤光栅测量仪；

所述混凝土试件为长条形结构，且置于试验平台上；

所述承压板固定在所述混凝土试件的一端；

所述智能钢绞线粘结固定于所述混凝土试件内部，且位于所述混凝土试件的截面形心，所述智能钢绞线两端分别穿出所述混凝土试件的端头并向外部延伸；所述智能钢绞线由预应力钢绞线和中心的光纤总线组成，所述光纤总线上均匀分布有多个光栅测点；

所述施力组件位于所述混凝土试件具有所述承压板的一端，且与延伸出的所述智能钢绞线固定连接，并用于向所述智能钢绞线施加拉力并检测拉力值；

所述光纤光栅测量仪位于所述混凝土试件与所述施力组件相反的一端，且与延伸出的所述光纤总线电性连接。

通过上述技术方案，本发明利用已经逐渐成熟的光纤光栅智能钢绞线，与施力组件和光纤光栅测量仪相结合，可以精确测量预应力传递长度及预应力智能钢绞线与混凝土之间的粘结锚固强度，测量误差在4％以内，完全满足工程设计和施工的技术精度要求，为预应力混凝土结构设计和施工提供更精确的数据。

需要说明的是，本发明采用已经成熟的光纤光栅技术，制成预应力钢绞线，将7φ5预应力钢绞线中中间的预应力丝用碳纤维代替，并将光栅光纤制作在中间丝中，该方法已经广泛应用，制成的钢绞线被称为智能钢绞线。