(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211024066.5 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221000 江苏省徐州市铜山区大 学路1 号中国矿业大学南湖校区深部岩土力 学与地下工程国家重点实验室401室 申请人 广州地铁设计 研究院股份有限公司 　 徐州地铁集团有限公司 (72)发明人 曹国旭　胡清茂　韩涛　李红岩　 崔志　张晓光　薛勇　骆汀汀　 杨维好　王衍森　杨志江　张驰　 张涛　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 王卓(51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续 测量装置及方法 (57)摘要 本发明关于一种钢筋混凝土结构的毫米级 应变和温度连续测量装置及方法， 涉及混凝土施 工技术领域。 包括上段钢筋、 分布式光纤、 下段钢 筋、 钢筋连接套筒和光纤接头， 上段钢筋与下段 钢筋， 上段钢筋与下段钢筋的外壁上均对应设置 有开槽， 分布式光纤埋设在开槽内； 分布式光纤 的首端伸出上段钢筋与光纤接头相连。 本发明可 以将分布式光纤提前预置在混凝土结构内部， 对 混凝土结构无伤害； 分布式光纤稳定性好、 灵敏 度高、 空间分辨率高、 测量精度大、 抗干扰能力 强； 此方法敷设效率高、 敷 设完成后存活率高， 适 用于对超长钢筋混凝土结构应力和温度进行实 时、 连续和长期监测。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115435835 A 2022.12.06 CN 115435835 A 1.一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量装置， 其特征在于， 包括： 上段钢 筋、 分布式光纤、 下段钢筋、 钢筋连接套筒和光纤接头， 其中， 所述上段钢筋与所述下段钢 筋， 所述上段钢筋与所述下段钢筋的外壁上均对应设置有开槽， 所述分布式光纤埋设在开 槽内； 所述分布式光纤的首端伸出 上段钢筋与所述 光纤接头相连。 2.如权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量装置， 其特 征在于， 所述上段钢筋与所述下段钢筋的连接处均设置有螺纹段， 所述钢筋连接套筒内侧 设置有内螺纹， 所述钢筋连接套筒分别与所述上段钢筋和下段钢筋螺纹连接， 并通过螺栓 锁紧。 3.如权利要求1所述的一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量装置， 其特 征在于， 还包括地面保护罩， 所述上段钢筋顶部设置有外螺纹， 所述地面保护罩底部 设置有 内螺纹， 所述 地面保护罩与所述上 段钢筋螺纹连接 。 4.如权利要求3所述的一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量装置， 其特 征在于， 还包括转盘， 所述转盘转动连接在所述地面保护罩内， 用于缠绕所述分布式光纤， 所述转盘顶部连接有转柄。 5.一种钢筋混凝 土结构的毫米级应 变和温度连续测量方法， 其特 征在于， 包括： 在第一段钢筋笼上选定一根分布式光纤敷设的上段钢筋， 将分布式光纤沿上段钢筋开 槽处敷设； 将分布式光纤 ‑钢筋笼起吊一起下放到钻孔内； 起吊第二段钢筋笼与第一段对 接， 上段钢筋与下段钢筋的开槽位置对齐连接， 连接处用钢筋连接套筒 连接； 在第二段钢筋 笼下放钻孔的同时， 将分布式光纤沿下段钢筋开槽处敷设； 分布式光纤 ‑钢筋笼下放结束 后， 在混凝土浇筑区外预留一段预留分布式光纤， 预留分布式光纤用保护罩保护， 预留分布 式光纤用于与光线接头相连； 分布式光纤铺设完毕后， 开始混凝土浇筑施工； 在分布式光纤 埋设后， 光纤接头与OFDR光纤数据采集仪用跳线连接； OFDR光纤数据采集仪直接连接至光 纤数据处 理与分析系统。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115435835 A 2钢筋混凝土结构的毫米 级应变和温度连续测量装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及混凝土施工技术领域， 具体为一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温 度连续测量装置及方法。 背景技术 [0002]分布式光纤传感技术主要是基于光的反射和干涉， 利用光纤中的光散射或非线性 效应随外部环境产生的变化来进行传感的。 根据被测 光信号的不同， 分布式光纤传感技术 分为基于光纤中的瑞利散射、 拉曼散射和布里渊散射三种类型； 根据信号分析法， 可分为基 于时域和基于频域的分布式光纤传感技术。 在分布式光纤传感系统中， 光纤既是信息传输 介质， 又是信号传感单元。 该系统中， 整根光纤均为传感单元， 传感点是连续分布的， 因此该 传感方法可以测量光纤沿线任意位置处的信息。 随着光器件和信号处理技术的发展， 分布 式光纤传感系统最大传感范围已达几十至几百公里以上， 甚至可达数万公里。 分布式光纤 传感技术的研究和应用已得到高度重 视， 目前成为了传感技 术的重要研究方向。 [0003]光频域反射(OFDR)作为一种先进的分布式光纤传感技术， 与光时域反射(OTDR)相 比， 有着高空间分辨率、 高传感精度、 高灵敏度的特点， 在军事和民用领域中有着广泛的应 用。 [0004]目前基坑监测内容主要是对围护结构体系以及基坑周边岩土体的监测。 其中对支 护结构的监测内容主要包括桩体位移、 地面沉降以及基底隆起等， 常采用精密水准仪、 测斜 仪等专门人员来进 行现场监测， 无法实现自动化、 动态化测量； 对支护结构内力的监测一般 采用各种应变计、 钢筋计来进行， 但普遍存在长期监测稳定性不高、 耐久性差等缺点， 且基 本都是点测量， 无法准确反映监测段全长应力应 变情况。 [0005]基于以上特点， 分布式光纤传感技术特别适合监测钢筋混凝土结构体 的温度、 振 动和应力等参量。 分布式光纤传感技术可以在钢筋混凝土结构全生命周期 内， 对其进行全 方位健康参数监控， 能够监控钢筋混凝土结构 体的温度变化情况、 承压载荷情况、 振动形变 情况， 以及环境侵蚀、 材 料老化等造成的钢筋混凝 土结构裂缝和缺损。 [0006]目前在钢筋混凝土结构体布设传感光纤的方法多为将混凝土开槽之后埋入传感 器。 这些方法其一会对混凝土结构体造成破坏， 布设在表面的传感光纤仅能检测混凝土结 构体表面的传感参量， 并不能探测到结构 体内部的参量变化情况； 其二， 在吊装钢筋笼放进 钻口时， 由于钢筋笼过长需要拼接， 拼接处光纤不易通过， 钢筋对接处出现较大的数据波 动， 第二段钢筋笼粘贴光纤时间过长 。 因此在应用时大 大降低光纤存活率与施工进度。 发明内容 [0007]本发明主要目的在于提供一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量装 置及方法， 以解决上述问题。 [0008]为达上述目的， 本发明提供了一种钢筋混凝土结构的毫米级应变和温度连续测量 装置， 包括： 上段钢筋、 分布式光纤、 下段钢筋、 钢筋连接套筒和光纤接头， 其中， 所述上段钢说　明　书 1/4 页 3 CN 115435835 A 3