本實(shí)用新型涉及土木工程監(jiān)測(cè)裝置領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

地下建筑結(jié)構(gòu)所處環(huán)境較為復(fù)雜，常因荷載、溶蝕、環(huán)境介質(zhì)侵蝕、碳化、鋼筋銹蝕、凍融破壞、堿集料反應(yīng)等影響。愈來(lái)愈多的工程實(shí)例證明，這些因素大都會(huì)綜合作用，從而加速、加劇破壞過(guò)程，造成地下建筑物提前破壞和混凝土質(zhì)量迅速嚴(yán)重劣化，并且在地下環(huán)境中工程的施工難度大、突發(fā)事件多、補(bǔ)救方式匱乏。地下結(jié)構(gòu)危害發(fā)生后評(píng)估結(jié)構(gòu)的損傷程度及其剩余壽命越來(lái)越受到社會(huì)的重視，因此對(duì)地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷測(cè)量就成為必不可少的關(guān)鍵一環(huán)。結(jié)構(gòu)所處不同于的環(huán)境中，外界因素的影響也有所區(qū)別，但總是可以由結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變以及裂縫的發(fā)展情況判斷結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)。目前，對(duì)土木工程的監(jiān)測(cè)多采用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)傳感器。但受傳感器材料、使用方法、信息傳輸?shù)纫蛩叵拗魄移湟资艹薄⒛途眯圆畹热秉c(diǎn)難以用于腐蝕性較強(qiáng)的地下結(jié)構(gòu)中，實(shí)時(shí)及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)也顯得十分難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置，其能夠?qū)Φ叵禄炷两Y(jié)構(gòu)在施工運(yùn)營(yíng)過(guò)程中鋼筋混凝土界面PH值、裂縫發(fā)展速度、鋼筋縱向應(yīng)力應(yīng)變及混凝土應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時(shí)及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，為耐久性評(píng)估及剩余壽命預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的信息。

本實(shí)用新型的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置，適于與地下混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋連接，包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、用于傳輸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)的無(wú)線傳輸裝置和用于將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與鋼筋連接的固定機(jī)構(gòu)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括應(yīng)變傳感器、溫度傳感器和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)變傳感器、溫度傳感器和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備分別通過(guò)固定機(jī)構(gòu)與鋼筋連接，應(yīng)變傳感器、溫度傳感器和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備分別與無(wú)線傳輸裝置連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述溫度傳感器豎直設(shè)置于鋼筋的上方且與鋼筋的軸心線方向垂直或斜交。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備水平設(shè)置于鋼筋的上方且與鋼筋的軸心線方向垂直或斜交。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述應(yīng)變傳感器包括相互獨(dú)立的第一應(yīng)變傳感器、第二應(yīng)變傳感器和第三應(yīng)變傳感器，第一應(yīng)變傳感器水平設(shè)置于鋼筋的上方且與鋼筋的軸心線平行或斜交，第二應(yīng)變傳感器水平設(shè)置于鋼筋的上方且與鋼筋的軸心線垂直或斜交，第三應(yīng)變傳感器與鋼筋的表面接觸，且沿平行于鋼筋的軸心線的方向設(shè)置，第一應(yīng)變傳感器和第二應(yīng)變傳感器分別通過(guò)固定機(jī)構(gòu)與鋼筋連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述固定機(jī)構(gòu)包括固定管，固定管為多個(gè)且對(duì)稱設(shè)置于鋼筋的兩側(cè)，固定管與鋼筋連接，固定管豎直設(shè)置且與鋼筋的軸心線方向垂直，第一應(yīng)變傳感器和第二應(yīng)變傳感器均與固定管連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述任意一側(cè)的相鄰兩個(gè)固定管之間形成水平間隙，水平間隙為多個(gè)，第一應(yīng)變傳感器為多個(gè)，且分別插設(shè)于多個(gè)水平間隙內(nèi)，任意一個(gè)第一應(yīng)變傳感器的兩端分別與和其相鄰的兩個(gè)固定管連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述多個(gè)第一應(yīng)變傳感器串聯(lián)，且位于同一平面。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述兩側(cè)任意對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)固定管之間形成垂直間隙，垂直間隙為多個(gè)，第二應(yīng)變傳感器為多個(gè)，多個(gè)第二應(yīng)變傳感器插設(shè)于多個(gè)垂直間隙內(nèi)，任意一個(gè)第二應(yīng)變傳感器的兩端分別與和其相鄰的兩側(cè)的固定管連接，多個(gè)第二應(yīng)變傳感器與鋼筋的距離不同。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述固定機(jī)構(gòu)還包括固定環(huán)和固定板，固定環(huán)用于套設(shè)在鋼筋的外側(cè)，固定板與固定環(huán)連接，固定板為兩個(gè)，兩個(gè)固定板對(duì)稱設(shè)置且分別位于鋼筋的兩側(cè)，固定板在對(duì)應(yīng)于固定管的部分設(shè)置有多個(gè)固定孔，多個(gè)固定管一一對(duì)應(yīng)插設(shè)于多個(gè)固定孔內(nèi)。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例中，上述溫度傳感器插設(shè)于任意一根固定管內(nèi)。

本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果是：通過(guò)設(shè)置應(yīng)變傳感器監(jiān)測(cè)地下混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變，利用溫度傳感器監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)因外界因素導(dǎo)致的溫度變化；同時(shí)利用PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)地下混凝土結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中鋼筋與混凝土界面堿性的變化，從而實(shí)現(xiàn)多功能的對(duì)地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且將應(yīng)變傳感器、溫度傳感器和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備分別與無(wú)線傳輸裝置連接，無(wú)線傳輸裝置將三者采集的信號(hào)傳輸至操作界面上，便于監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)觀察，固定機(jī)構(gòu)不僅僅能將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)固定在鋼筋上，同時(shí)還對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)起到保護(hù)作用，縮小了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體積，減少監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的多元監(jiān)測(cè)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置的主視圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置的俯視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置的側(cè)視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置的固定機(jī)構(gòu)的俯視圖。

圖中：

多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置100；

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200；應(yīng)變傳感器210；第一應(yīng)變傳感器211；第二應(yīng)變傳感器212；1號(hào)傳感器212a；2號(hào)傳感器212b；3號(hào)傳感器212c；4號(hào)傳感器212d；第三應(yīng)變傳感器213；溫度傳感器220；PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230；

固定機(jī)構(gòu)300；固定環(huán)310；卡箍311；固定螺栓312；固定板320；固定孔321；固定管330；水平間隙331；垂直間隙332；

鋼筋400。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“垂直”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

實(shí)施例

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置100，適于與地下混泥土結(jié)構(gòu)的鋼筋400連接，該多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置100包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200和固定機(jī)構(gòu)300。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200通過(guò)固定機(jī)構(gòu)300安裝于鋼筋400上，利用該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200能夠?qū)崟r(shí)及自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)地下混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷情況。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200包括溫度傳感器220、PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230、應(yīng)變傳感器210和無(wú)線傳輸裝置(圖未示)。

無(wú)線傳輸裝置用于與溫度傳感器220、PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230和應(yīng)變傳感器210連接，并將溫度傳感器220、PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230和應(yīng)變傳感器210采集到的信號(hào)傳輸至操作界面上，便于監(jiān)測(cè)人員實(shí)時(shí)觀察。

其中，溫度傳感器220用于監(jiān)測(cè)地下混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度，本實(shí)施例中，將溫度傳感器220豎直設(shè)置于鋼筋400的上方且與鋼筋400的軸心線方向垂直或斜交。溫度傳感器220通過(guò)固定機(jī)構(gòu)300與鋼筋400連接，固定機(jī)構(gòu)300使溫度傳感器220位于鋼筋400的上方，不與鋼筋400直接接觸，能夠有效避免鋼筋400的自身銹脹所致的應(yīng)力應(yīng)變對(duì)溫度傳感器220產(chǎn)生影響。此外，溫度傳感器220與鋼筋400的軸心線方向垂直或斜交，能夠有效地避免由于鋼管在水平面上垂直于鋼筋400的軸心線的方向上開裂而產(chǎn)生的，應(yīng)力應(yīng)變對(duì)溫度傳感器220的影響。

溫度傳感器220的種類有多種，例如：雙金屬溫度計(jì)、玻璃液體溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、熱敏電阻、溫差電偶和光纖光柵溫度傳感器等。

本實(shí)施例中，優(yōu)選溫度傳感器220為光纖光柵溫度傳感器，利用無(wú)金屬化封裝工藝，具有熱傳導(dǎo)特性和高強(qiáng)度特性，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、布設(shè)方便、抗電磁干擾、精度高、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。選用光纖光柵溫度傳感器作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200內(nèi)的溫度傳感器220，其在地下混凝土結(jié)構(gòu)中，能夠保持較高的精度，同時(shí)使用壽命長(zhǎng)。

PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230用于監(jiān)測(cè)鋼筋400混凝土界面的PH值變化，PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230水平設(shè)置于鋼筋400的上方且與鋼筋400的軸心線方向垂直或斜交。PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230的一端連接有導(dǎo)線，利用導(dǎo)線與無(wú)線傳輸裝置連接，本實(shí)施例中利用環(huán)氧樹脂膠將導(dǎo)線與鋼筋400固定，避免PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230直接與鋼筋400接觸。

PH值是影響鋼筋400耐蝕性的最重要的參數(shù)之一，因此PH值的測(cè)定受到結(jié)構(gòu)耐久性學(xué)者的高度重視。由于混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性和復(fù)雜性以及地下環(huán)境的腐蝕性，測(cè)定一直是困擾人們的難題。原來(lái)采用高壓萃取或者磨粉取樣萃取分析OH-濃度，這些方法操作繁瑣、破壞結(jié)構(gòu)，難以應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐。

本實(shí)施例中采用PH值探針作為PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230，PH值探針具有響應(yīng)靈敏度高，機(jī)械強(qiáng)度高、易于微型化等優(yōu)點(diǎn)。在地下環(huán)境常混雜較多的腐蝕因素，混凝土結(jié)構(gòu)在這種腐蝕環(huán)境因素影響下，鋼筋400表面堿性降低鈍化層消失，最終鋼筋400因銹蝕膨脹從而致使結(jié)構(gòu)破壞。PH值探針的良好耐久性能夠長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)地下混凝土的結(jié)構(gòu)變化，為耐久性評(píng)估及剩余壽命預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的信息。

請(qǐng)結(jié)合參見圖1、圖2和圖3，應(yīng)變傳感器210包括相互獨(dú)立的第一應(yīng)變傳感器211、第二應(yīng)變傳感器212和第三應(yīng)變傳感器213。

第一應(yīng)變傳感器211用于監(jiān)測(cè)內(nèi)因外因所致的混凝土內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變，第一應(yīng)變傳感器211水平設(shè)置于鋼管的上方且與鋼管的軸心線平行或斜交，第一應(yīng)變傳感器211通過(guò)固定機(jī)構(gòu)300與鋼筋400連接。

第二應(yīng)變傳感器212用于監(jiān)測(cè)因銹脹而致使混凝土裂縫發(fā)展過(guò)程中裂縫與時(shí)間的關(guān)系，第二應(yīng)變傳感器212水平設(shè)置于鋼筋400的上方且與鋼筋400的軸心線垂直或斜交，第二應(yīng)變傳感器212通過(guò)固定機(jī)構(gòu)300與鋼筋400連接。

第三應(yīng)變傳感器213用于監(jiān)測(cè)鋼筋400沿縱向的應(yīng)力應(yīng)變，第三應(yīng)變傳感器213與鋼筋400的表面接觸，且沿平行于鋼筋400的軸心線的方向設(shè)置。當(dāng)混凝土澆筑固結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生收縮對(duì)鋼筋400有一定的壓應(yīng)力，此時(shí)的鋼筋400與混凝土因膠結(jié)、摩擦力、機(jī)械咬合力牢牢地結(jié)合在一起，然而當(dāng)結(jié)構(gòu)服役過(guò)程中會(huì)因外荷載、鹽、二氧化碳、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等因素作用下，鋼筋400與混凝土之間不再緊緊地咬合在一起，產(chǎn)生一定的滑移，應(yīng)力應(yīng)變也因此產(chǎn)生變化。通過(guò)將第三應(yīng)變傳感器213放置于鋼筋400的表面，在鋼筋400上刻一個(gè)深度3～4mm，長(zhǎng)寬40*5mm的平面槽，將第三應(yīng)變傳感器213順筋布設(shè)，再用環(huán)氧樹脂膠將傳感器封在平面槽中。第三應(yīng)變傳感器213用于監(jiān)測(cè)鋼筋400沿縱向的應(yīng)力應(yīng)變，能由上述原理來(lái)間接的觀測(cè)結(jié)構(gòu)的性能。

本實(shí)施例中的第一應(yīng)變傳感器211、第二應(yīng)變傳感器212和第三應(yīng)變傳感器213均為光纖光柵應(yīng)變傳感器。光纖具有質(zhì)量輕、體積小、靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾、傳輸頻帶較寬、使用期限內(nèi)維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。自1979年由美國(guó)航空航天局組織將光纖傳感器嘗試性地埋入復(fù)合材料內(nèi)部，監(jiān)測(cè)其應(yīng)變和溫度，之后光纖傳感器逐漸向其他領(lǐng)域擴(kuò)展，呈現(xiàn)了蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。在土木工程地下建筑物施工、運(yùn)營(yíng)期間，結(jié)構(gòu)難免受到地下復(fù)雜環(huán)境的影響，久而久之結(jié)構(gòu)未到設(shè)計(jì)年限就產(chǎn)生破壞。光纖傳感技術(shù)可以根據(jù)輸出波長(zhǎng)漂移量判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變和溫度的變化?；诠饫w傳感技術(shù)的優(yōu)越性將其應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)是十分可靠的選擇。在地下陰暗潮濕環(huán)境中強(qiáng)烈的紫外光照射或高溫引起光柵的失效出現(xiàn)的幾率渺茫，因此本實(shí)施例中采用光纖光柵應(yīng)變傳感器設(shè)置于鋼筋400不同的位置，分別用于測(cè)定不同原因產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)腐蝕損傷進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。

請(qǐng)參閱圖1、圖3和圖4，固定機(jī)構(gòu)300用于安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200與鋼筋400連接。固定機(jī)構(gòu)300的設(shè)置有利于減少監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)固定機(jī)構(gòu)300能夠保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的穩(wěn)固性，固定機(jī)構(gòu)300的設(shè)置還保證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)200的體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝牢固。

固定機(jī)構(gòu)300包括固定環(huán)310、固定板320和固定管330。

固定環(huán)310用于套設(shè)在鋼筋400的外側(cè)，通過(guò)固定環(huán)310實(shí)現(xiàn)將固定機(jī)構(gòu)300連接于鋼筋400上。固定環(huán)310包括卡箍311和固定螺栓312，卡箍311由兩個(gè)相互配合的半圓弧形板組成，固定螺栓312用于將兩個(gè)卡箍311固定，實(shí)現(xiàn)將卡箍311固定在鋼筋400上。

固定板320用于與固定環(huán)310連接，并安裝固定管330。固定板320為長(zhǎng)條形板狀結(jié)構(gòu)，固定板320為兩個(gè)，且分別位于鋼筋400的兩側(cè)。固定板320的長(zhǎng)度為10～12cm，寬度為6～8mm，固定板320上設(shè)置有多個(gè)固定孔321，該固定孔321用于安裝固定管330，兩個(gè)固定板320上的固定孔321的位置相對(duì)，且每一個(gè)固定板320上的相鄰兩個(gè)固定孔321的間隔相等。其中，固定孔321的個(gè)數(shù)可以為2～6個(gè)，本實(shí)施例中，優(yōu)選每一側(cè)的固定板320上固定孔321的個(gè)數(shù)為3個(gè)，且每個(gè)固定孔321的內(nèi)徑為4mm。

固定管330用于安裝應(yīng)變傳感器210、溫度傳感器220和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230，固定管330與固定板320上的固定孔321連接，固定管330豎直設(shè)置且與鋼筋400的軸心線方向垂直，固定管330的直徑為3mm。由于任意一側(cè)的固定板320上的固定孔321相對(duì)設(shè)置，所以安裝于固定孔321內(nèi)的固定管330也為相對(duì)設(shè)置，在同一側(cè)的相鄰的兩個(gè)固定管330之間形成水平間隙331，在兩側(cè)的任意對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)固定管330之間形成垂直間隙332，由于本實(shí)施例中，任意一側(cè)的固定孔321和固定管330的數(shù)量為3個(gè)，故在任意一側(cè)形成的水平間隙331有2個(gè)，同時(shí)在兩側(cè)之間形成的垂直間隙332有3個(gè)。

固定機(jī)構(gòu)300的安裝過(guò)程為：將兩個(gè)與所選鋼筋400匹配的卡箍311與兩個(gè)固定板320簡(jiǎn)單連接，在將卡箍311固定于鋼筋400上，固定板320插設(shè)于卡箍311的兩個(gè)半圓弧形板之間，接著采用固定螺栓312將卡箍311和固定板320固定。接著在固定板320上的六個(gè)固定孔321內(nèi)插入固定管330，固定管330的高度應(yīng)能滿足與混凝土保護(hù)層齊平，底部與固定板320齊平或外伸一定長(zhǎng)度再用環(huán)氧樹脂膠固定。通過(guò)固定環(huán)310、固定板320和固定管330的裝配，形成的本實(shí)施例中提供的固定結(jié)構(gòu)。固定環(huán)310能連接固定板320并牢固的固定在鋼筋400上構(gòu)成固定機(jī)構(gòu)300的骨架，固定板320作為支座用于安裝固定管330，固定管330用于搭接應(yīng)變傳感器210、溫度傳感器220和PH值監(jiān)測(cè)設(shè)備230，同時(shí)起到保護(hù)應(yīng)變傳感器210、溫度傳感器220和導(dǎo)線的作用。

其中，地下混凝土結(jié)構(gòu)在施工運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因外部的荷載的作用、地下腐蝕環(huán)境的影響或因結(jié)構(gòu)的徐變使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的應(yīng)力應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)力應(yīng)變過(guò)大結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生破壞，造成巨大損失。本實(shí)施例中，通過(guò)將第一應(yīng)變傳感器211利用固定機(jī)構(gòu)300水平設(shè)置于鋼筋400的上方且與鋼筋400的軸心線平行或斜交，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下結(jié)構(gòu)在施工運(yùn)營(yíng)過(guò)程中內(nèi)因外因所致內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變，可以實(shí)時(shí)掌握結(jié)構(gòu)安全狀況。具體地，通過(guò)將第一應(yīng)變傳感器211設(shè)置在水平間隙331內(nèi)，本實(shí)施例中第一應(yīng)變傳感器211為兩個(gè)，且分別設(shè)置于兩個(gè)水平間隙331內(nèi)，通過(guò)在固定管330對(duì)應(yīng)第一應(yīng)變傳感器211的位置設(shè)置安裝孔，將第一應(yīng)變傳感器211安裝于該安裝孔內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂固定。兩個(gè)第一應(yīng)變傳感器211位于同一平面，這樣兩個(gè)第一應(yīng)變傳感器211串聯(lián)能有效的增大裝置的監(jiān)測(cè)范圍。

由于第二應(yīng)變傳感器212水平設(shè)置于鋼筋400的上方且與鋼筋400的軸心線垂直或斜交，本實(shí)施例中第二應(yīng)變傳感器212為4個(gè)，分別為1號(hào)傳感器212a、2號(hào)傳感器212b、3號(hào)傳感器212c和4號(hào)傳感器212d，4個(gè)第二應(yīng)變傳感器212分別插設(shè)于垂直間隙332內(nèi)，固定管330對(duì)應(yīng)第二應(yīng)變傳感器212的位置也設(shè)置有安裝孔，將第二應(yīng)變傳感器212安裝于該安裝孔內(nèi)，并用環(huán)氧樹脂固定。具體地，垂直間隙332為三個(gè)，在任意相鄰的兩個(gè)垂直間隙332中安裝上述4個(gè)第二應(yīng)變傳感器212，其中，1號(hào)傳感器212a和4號(hào)傳感器212d安裝于任意一個(gè)垂直間隙332的上下位置，2號(hào)傳感器212b和3號(hào)傳感器212c安裝于相鄰的另一個(gè)垂直間隙332的上下位置。1號(hào)傳感器212a距離鋼筋400的距離最近，約為2～3cm，4號(hào)傳感器212d距離鋼筋400的距離最遠(yuǎn)，不同的混凝土的結(jié)構(gòu)，4號(hào)傳感器212d距離鋼筋400的距離不同，通過(guò)4號(hào)傳感器212d與混凝土保護(hù)層表面的距離來(lái)限定4號(hào)傳感器212d的位置，該4號(hào)傳感器212d距離混凝土保護(hù)層表面3～5cm，2號(hào)傳感器212b和3號(hào)傳感器212c等間距的布設(shè)在1號(hào)傳感器212a和4號(hào)傳感器212d之間，且固定連接于與其相對(duì)的固定管330上。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中提供的固定板320、固定孔321、固定管330的尺寸以及其數(shù)量，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，而不局限于本實(shí)施例中提供的尺寸和數(shù)量。并且第一應(yīng)變傳感器211和第二應(yīng)變傳感器212的數(shù)量、排布方式也可依據(jù)混凝土的保護(hù)層的厚度，以及鋼筋400的長(zhǎng)度進(jìn)行增加或減少，或者進(jìn)行其他的排布。

本實(shí)施例中，將溫度傳感器220插設(shè)于任意一根固定管330內(nèi)，優(yōu)選插入線路較少的固定管330內(nèi)，并且將溫度傳感器220固定于固定管330的中間，避免溫度傳感器220與鋼筋400直接接觸。由于光纖傳感器的特殊性，其對(duì)應(yīng)力、溫度的反應(yīng)都很靈敏，因此需要有效的剝離溫度對(duì)傳感器的影響。本實(shí)施例通過(guò)將溫度傳感器220插設(shè)于固定管330內(nèi)，能有效的消除溫度對(duì)其他傳感器的影響并且能實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的變化。

根據(jù)光纖光柵應(yīng)變傳感器的原理，假定溫度與應(yīng)變導(dǎo)致的中心波長(zhǎng)是相互獨(dú)立的，忽略光柵中心波長(zhǎng)導(dǎo)致的靈敏度系數(shù)影響，因此通過(guò)計(jì)算光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸出波長(zhǎng)時(shí)可同時(shí)考慮溫度和應(yīng)變的影響。

裝置中應(yīng)變傳感器210波長(zhǎng)為：

Δλ_B1＝α_ε1ε+α_t1Δt

裝置中溫度傳感器220波長(zhǎng)為：

Δλ_B2＝α_t2Δt

得到檢測(cè)部位的應(yīng)變?yōu)椋?/p>

$\mathrm{\ϵ}=\frac{{\mathrm{\Δ\λ}}_{B1}-\frac{{\mathrm{\α}}_{t1}}{{\mathrm{\α}}_{t2}}{\mathrm{\Δ\λ}}_{B2}}{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}1}}$

檢測(cè)部位的應(yīng)變力為：

σ＝kε

用于監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變發(fā)展?fàn)顩r，由此為地下混凝土結(jié)構(gòu)安全提供參考。

地下混凝土結(jié)構(gòu)所處于惡劣的環(huán)境，其中鋼筋400銹蝕是結(jié)構(gòu)過(guò)早產(chǎn)生破壞的重要原因。研究表明鐵銹的體積鋼至少是鋼筋400體積的1.5～3倍，體積增加所致膨脹將產(chǎn)生較大的環(huán)向拉應(yīng)力，當(dāng)膨脹應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度后，將導(dǎo)致混凝土開裂，氧氣、水及氯離子等更快的滲入從而加速鋼筋400的銹蝕，因此混凝土結(jié)構(gòu)中的腐蝕發(fā)展、鋼筋400銹蝕的要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和診斷。裝置中監(jiān)測(cè)耐久性設(shè)施是位于自鋼筋400至保護(hù)層表面的PH值探針和四個(gè)光纖傳感器。鑒于鋼筋400混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命與結(jié)構(gòu)破壞水平之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，服役壽命包括腐蝕初期階段和發(fā)展階段。根據(jù)多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置100的監(jiān)測(cè)范圍，設(shè)定結(jié)構(gòu)破壞過(guò)程為：

依據(jù)所述時(shí)間可以將裝置與預(yù)警系統(tǒng)相連接，當(dāng)發(fā)展至t₁時(shí)設(shè)定為藍(lán)色預(yù)警，發(fā)展至t₂～t₄階段設(shè)定為黃色預(yù)警，到t₅設(shè)定為紅色預(yù)警。對(duì)地下混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的服役狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且與溫度傳感器220、第一應(yīng)變傳感器211和第三應(yīng)變傳感器213采集的數(shù)據(jù)共同進(jìn)行分析，由此標(biāo)準(zhǔn)為地下混凝土結(jié)構(gòu)施工運(yùn)營(yíng)的安全提供參考。

將所有由固定管330導(dǎo)出的光纖(包括應(yīng)變傳感器210和溫度傳感器220)及導(dǎo)線傳入結(jié)構(gòu)表面的無(wú)線傳輸裝置中。

本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的發(fā)展有積極的相應(yīng)。該多功能地下混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測(cè)裝置100旨在建立結(jié)構(gòu)的多功能長(zhǎng)期損傷監(jiān)測(cè)，根據(jù)光纖傳感器的特殊優(yōu)越性，縮小了監(jiān)測(cè)裝置的體積，減少監(jiān)測(cè)工作對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的多元監(jiān)測(cè)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。