[实用新型]一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋

说明书

本实用新型的一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋，包括核心复合筋，核心复合筋外套装有多段光纤保护管，各段光纤保护管之间设置有锚固区树脂涂层；在核心复合筋上缠绕有长标距光纤光栅，长标距光线光栅位于核心复合筋和光纤保护管之间；在光纤保护管外设置有复合筋外壳。本实用新型可以实现将自监测复合筋应用在普通混凝土结构和预应力混凝土结构中，实现对筋材和结构的高精度监测，增强结构长期耐久性与安全性，提升结构正常使用状态下的可靠度，降低结构全寿命维护成本。

技术领域

本实用新型涉及智能结构材料及传感监测技术领域，具体是一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋。

背景技术

连续纤维增强聚合物复合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP)具有强度高、重度小、耐腐蚀等优点，目前逐步应用于钢筋混凝土结构中来替换传统钢筋，来应用于例如海洋环境等恶劣复杂环境中。目前的研究主要集中在碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维上，但除碳纤维外，其余纤维材料的弹性模量都较低难以直接替换钢材，在结构中使用难以发挥材料的特性。故为了克服这一缺点，在混凝土结构中复合材料通常以预应力筋的形式出现，来保证结构刚度。

此外，FRP材料虽然有诸多优点，但它仍是一种各向异性材料，且为完全线弹性材料，在使用中存在脆性破坏等问题，为了安全广泛应用这种材料，避免潜在的危险，需要对FRP筋进行全寿命周期的健康监测。长标距光纤光栅传感器因其分布性、体积小、精度高、稳定性、安装简便、监测频率高等优点，近年来广泛应用于结构健康监测中。将长标距光纤光栅传感器嵌入复合筋、索中形成一种智能结构材料，即自监测复合筋可以实现对FRP筋进行有效地实时监测，评估材料性能，同时还可以用来监测整个结构的性能变化。

但一般长标距光纤光栅传感器的极限应变只有8000με，而复合筋一般施加预应力后预张拉应变也达到8000με左右，这样只能复合筋就无法在结构施加预应力使用，否则传感器会提前破坏，从而限制了使用场景，并无法发挥复合材料的性能优势。

实用新型内容

实用新型目的：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋，该实用新型可以实现将自监测复合筋应用在普通混凝土结构和预应力混凝土结构中，实现对筋材和结构的高精度监测。

技术方案：本实用新型的一种基于长标距光纤光栅的分布式自监测预应力复合筋，包括核心复合筋，核心复合筋外套装有多段光纤保护管，各段光纤保护管之间设置有锚固区树脂涂层；在核心复合筋上缠绕有长标距光纤光栅，长标距光线光栅位于核心复合筋和光纤保护管之间；在光纤保护管外设置有复合筋外壳。

其中，核心复合筋的直径不小于20mm。

其中，长标距光纤光栅为单个光纤光栅，或多个光纤光栅串联在一起组成，长标距光纤光栅的长度等于设计的标距长度。

其中，长标距光纤光栅均匀地螺旋缠绕在核心复合筋上。

其中，光纤保护管为PVC圆管，直径不小于核心复合筋直径与两倍的光纤光栅直径之和，长标距光纤光栅为多个光纤光栅串联组成时，光纤保护管数量等于串联的光纤光栅数量，各根光纤保护管分别覆盖一根光纤光栅。

其中，光纤保护管之间锚固区树脂涂层的长度不小于30mm。

其中，锚固区树脂涂层为纤维浸润剂，厚度与光纤保护管的直径一致。

有益效果：本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型可以实现将自监测复合筋应用在普通混凝土结构和预应力混凝土结构中，实现对筋材和结构的高精度监测，增强结构长期耐久性与安全性，提升结构正常使用状态下的可靠度，降低结构全寿命维护成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；