一种用于测量型钢与混凝土界面处粘结滑移的测量传感器，属于土木工程领域，该测量传感器能够方便准确地测量型钢与混凝土之间的粘结滑移，获得其界面处的粘结应力和粘结滑移。测量传感器主要由特制弹簧钢片，应变片，传力夹具，扁头圆角限位杆，“冂字形”、“矩形”、“凸字形”金属外罩和导线组成。在特制弹簧钢片的前后两侧分别粘贴有两个电阻应变片，每个电阻应变片上均焊接有一根细导线；将两个传力夹具用铆钉固定在特制弹簧钢片的前后两侧，组成核心测量元件后，插入由三个金属外罩组装而成的测量盒中，再将“凸字形”金属外罩用螺丝固定，安装在已经钻孔且装有扁头圆角限位杆的待测界面处，组成测量传感器。本实用新型专利技术原理明确、灵敏度高、线性好、量程合理且可调节、加工制造简单、安装便捷、易于操作，有效解决了型钢与混凝土界面处粘结滑移难以测量的问题。
A sensor for measuring bond slip between steel and concrete
【技术实现步骤摘要】
一种用于测量型钢与混凝土界面处粘结滑移的测量传感器
本技术属于土木工程领域，涉及一种试验测量装置，尤其涉及一种型钢与混凝土组合结构界面粘结滑移测量传感器及测量方法，用于测量型钢与混凝土界面处的相对滑移，进而建立型钢与混凝土界面处粘结滑移的力学模型，研究该组合结构界面处的粘结滑移力学性能。
技术介绍
在型钢混凝土组合结构中，型钢与混凝土之间的粘结作用是保证二者共同工作的前提，从而实现型钢与混凝土之间的应力传递，这与钢筋混凝土结构中钢筋和混凝土之间的粘结滑移类似，正是由于这种粘结作用的存在，才使得型钢与混凝土能够共同工作、共同承担荷载，成为一种真正的组合结构。型钢与混凝土之间的粘结滑移性能直接影响型钢混凝土的性能，如构件的变形、裂缝、承载能力和破坏形态等，所以型钢与混凝土界面处粘结滑移性能一直是工程界较为关心的问题。虽然国内外对型钢与混凝土之间粘结滑移性能进行了相关研究，但大多采用间接的方法，例如推出试验、拉拔试验、短柱试验以及利用型钢与混凝土之间的应变差进行积分计算等。这些方法并不能很好地直接测量出其内部的粘结滑移特性，且在实际计算中经验公式较多，仍没有从本质上更好地反映该组合结构界面处粘结滑移性能这一重要特征，所以研究型钢与混凝土界面处的粘结滑移特性，得出型钢与混凝土内部界面处相对滑移和粘结应力分布规律，建立合理的粘结滑移本构模型，对构件计算、设计剪切连接件和数值仿真中分析其对结构受力性能的影响具有非常重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术提供了一种型钢与混凝土界面处粘结滑移测量装置及方法，从而为建立其界面处粘结滑移本构关系提供依据。本技术的内部、外部结构和测点整体示意图，如图1所示。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：一种用于测量界面处粘结滑移的测量传感器，通过标定之后，该测量传感器能够方便准确地测量型钢与混凝土界面处的粘结应力和粘结滑移，进而分析其粘结滑移性能对构件受力性能的影响。所述的测量传感器包括核心测量元件、测量盒、两个扁头圆角限位杆5，核心测量元件插入测量盒中，且核心测量元件位于两个扁头圆角限位杆5之间。所述的核心测量元件包括一个特制弹簧钢片1、两个相同的电阻应变片2、两个相同的传力夹具3、铆钉4。所述特制弹簧钢片1的前后两侧分别粘贴电阻应变片2，每个电阻应变片2上均焊接一根细导线14，导线14由测量盒下部伸出(由两个凸字形金属外罩8在测量盒底面形成的矩形开口伸出)，并从待测量接触面11的导线引出孔13引出，与数据采集仪器连接。所述特制弹簧钢片的前后两侧分别通过铆钉4安装固定两个传力夹具3，且其位于两个传力夹具3之间。铆钉4位于弹簧钢片1和传力夹具3的两侧，弹簧钢片1和传力夹具3每侧分别有两个铆钉孔，用于铆钉锚固。所述特制弹簧钢片1四周设有一定宽度的外边，内边预留一定空间，用于将其嵌入到测量盒的矩形凹槽中，使特制弹簧钢片可以有往复变形空间。所述的测量盒包括一个冂字形金属外罩6、两个相同的矩形金属外罩7、两个相同的凸字形金属外罩8、带有弹簧圈的螺丝9。所述冂字形金属外罩6位于两个矩形金属外罩7之间，凸字形金属外罩8设于测量盒下方。所述冂字形金属外罩6顶面内壁上开有矩形凹槽，用于插入核心测量元件上部。沿冂字形金属外罩6厚度方向开设螺栓孔，且两侧分别通过螺丝9与矩形金属外罩7固接，并通过螺母固定。所述两个矩形金属外罩7内壁(朝盒内方向)设有用于插入核心测量元件的矩形凹槽，矩形金属外罩7底部通过螺栓10与凸字形金属外罩8上表面固接。所述每个凸字形金属外罩8的内壁(朝盒内方向)设有矩形凹槽，用于插入核心测量元件底部。所述凸字形金属外罩8作为测量盒底面，凸字形金属外罩8底面与待测量接触面11通过密封胶密封。所述待测量接触面11上开一个导线引出孔13、导线引出孔13两侧开设用于固定扁头圆角限位杆5的螺纹孔12，两个螺纹孔12和导线引出孔13的孔方向沿待测粘结滑移的方向。导线引出孔13用于引出导线14；螺纹孔12位置沿钢板或型钢所需测点位置布置，两个螺纹孔12之间的距离为D(D也为核心测量元件中两侧凸起点之间的距离)。进一步的，所述的传力夹具3的刚度应足够大，保证受力过程中不发生变形，且传力可靠。每个传力夹具3均为π字形结构，中间突出结构处设有一个四棱锥凸起或圆锥凸起结构，两侧传力夹具3中部凸起点之间的距离记为D，与扁头圆角限位杆5上部紧密接触。所述的带螺纹的扁头圆角限位杆5的一端由圆角矩形组成，另一端为带螺纹圆柱。进一步的，所述的特制弹簧钢片1由线弹性良好材料加工制作，也包括选用其他类似具有良好线弹性的材料加工制作，包括铍青铜或65Mn钢材料等。基于上述用于测量界面处粘结滑移的测量传感器及测量方法，包括以下步骤：第一步，在待测量接触面11上钻三个直径适宜的孔，其中两个孔用于固定扁头圆角限位杆5，另一个孔引出测量导线，将两个扁头圆角限位杆5通过在待测量接触面11上的螺纹孔12与型钢紧密连接在一起，二者共同受力，且无相对位移。两个扁头圆角限位杆受力过程不会发生变形，能够反映型钢混凝土测点位置的真实情况。第二步，组装核心测量元件、测量盒。将核心测量元件插入两个扁头圆角限位杆5之间，使核心测量元件中两侧传力夹具3的中部凸起点与扁头圆角限位杆5刚好紧密接触。第三步，当型钢与混凝土界面之间发生相对滑移时，型钢混凝土中混凝土受力变形推动整个测量盒沿着待测粘结滑移方向发生一定的微小滑移，此时整个测量盒已受力，且将力传入四边被嵌入测量盒内壁上四个卡槽里的核心测量元件中。根据待测型钢接触面上的两个扁头圆角限位杆5固定不动的假设，二者之间安装的传力夹具两侧凸起点将受到其位移约束，导致核心测量元件发生变形，同时引起中间特制弹簧钢片发生变形，其数值由粘贴在特制弹簧钢片上的电阻应变片测量，并通过数据采集系统采集。第四步，通过荷载标定的方式得到该粘结滑移测量传感器的粘结应力与应变之间的关系曲线，即σ-ε曲线；也可得通过位移标定的方式得到其位移与应变之间的关系曲线，即s-ε曲线，然后利用上述传感器的σ-ε或s-ε曲线来模拟钢板或型钢混凝土界面处的粘结滑移行为，并进一步建立钢板或型钢与混凝土界面之间粘结滑移的力学性能模型，以用于此类组合结构的分析和研究。本技术的优点和有益效果为：本技术型钢与混凝土界面粘结滑移测量传感器，在设计过程中充分考虑了安装和后期测量过程中可能存在的不利因素。本技术消除了传感器预埋在混凝土中，由浇筑和振捣造成水分或水泥浆体等有害物质进入测量盒内而造成不利的影响。如上述部件的组装接触面和出线孔均采用密封胶密封，且所述的凸字形金属外罩8底面与待测量接触面11四周涂抹适量环氧树脂等进行临时固定，以防止该传感器在安装和混凝土浇筑过程中造成传感器的凸字形金属外罩8底面与接触面脱离，但同时环氧树脂不能太多，以防止环氧树脂在该界面处产生较大的粘结力，影响测量结果；本技术考虑了因试件受力的复杂性和多向性，导致测量盒可能会发生一定的扭转，为了避免此种情况的出现，测量盒的底面采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于测量型钢与混凝土界面处粘结滑移的测量传感器，其特征在于，该测量传感器能够方便准确地测量型钢与混凝土之间的粘结滑移，获得其界面处的粘结应力和粘结滑移，所述测量传感器包括核心测量元件、测量盒、两个扁头圆角限位杆(5)，核心测量元件插入测量盒中，且核心测量元件位于两个扁头圆角限位杆(5)之间；/n所述的核心测量元件包括一个弹簧钢片(1)、两个电阻应变片(2)、两个传力夹具(3)；所述弹簧钢片(1)前后两侧分别粘贴两个电阻应变片(2)，每个电阻应变片(2)通过导线(14)与数据采集仪器连接，导线(14)从待测量接触面(11)的导线引出孔(13)引出；所述弹簧钢片(1)的前后两侧分别安装传力夹具(3)，每个传力夹具(3)中部设有一凸起结构，两侧传力夹具(3)中部凸起点之间的距离记为D；所述弹簧钢片(1)的中间弹簧钢片和传力夹具(3)留有往复变形空间；/n所述的测量盒包括一个冂字形金属外罩(6)、两个矩形金属外罩(7)、两个凸字形金属外罩(8)、带有弹簧圈的螺丝(9)；所述冂字形金属外罩(6)两侧通过螺丝(9)与两个矩形金属外罩(7)连接，矩形金属外罩(7)底部与凸字形金属外罩(8)上表面固接，金属外罩(8)底面与待测量接触面(11)通过密封胶密封；所述冂字形金属外罩(6)顶面内壁、矩形金属外罩(7)内壁、凸字形金属外罩(8)内壁均开有矩形凹槽，用于插入核心测量元件；/n所述待测量接触面(11)上开一个导线引出孔(13)、导线引出孔(13)两侧开设用于固定扁头圆角限位杆(5)的螺纹孔(12)，两个螺纹孔(12)和导线引出孔(13)的孔方向沿待测粘结滑移的方向布设；两个螺纹孔(12)之间的距离为D。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于测量型钢与混凝土界面处粘结滑移的测量传感器，其特征在于，该测量传感器能够方便准确地测量型钢与混凝土之间的粘结滑移，获得其界面处的粘结应力和粘结滑移，所述测量传感器包括核心测量元件、测量盒、两个扁头圆角限位杆(5)，核心测量元件插入测量盒中，且核心测量元件位于两个扁头圆角限位杆(5)之间；
所述的核心测量元件包括一个弹簧钢片(1)、两个电阻应变片(2)、两个传力夹具(3)；所述弹簧钢片(1)前后两侧分别粘贴两个电阻应变片(2)，每个电阻应变片(2)通过导线(14)与数据采集仪器连接，导线(14)从待测量接触面(11)的导线引出孔(13)引出；所述弹簧钢片(1)的前后两侧分别安装传力夹具(3)，每个传力夹具(3)中部设有一凸起结构，两侧传力夹具(3)中部凸起点之间的距离记为D；所述弹簧钢片(1)的中间弹簧钢片和传力夹具(3)留有往复变形空间；
所述的测量盒包括一个冂字形金属外罩(6)、两个矩形金属外罩(7)、两个凸字形金属外罩(8)、带有弹簧圈的螺丝(9)；所述冂字形金属外罩(6)两侧通过螺丝(9)与两个矩形金属外罩(7)连接，矩形金属外罩(7)底部与凸...
【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芳，刘瑞强，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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