[发明专利]一种损伤自诊断和自定位钢绞线智能索

说明书

本发明提供了一种损伤自诊断和自定位钢绞线智能索，主要由多束光纤布里渊传感智能钢绞线平行或扭转成束并热挤聚乙烯防护套管制成。每束光纤布里渊传感智能钢绞线由光纤布里渊传感智能筋作为中心丝并在其表面缠绕高延性金属箔片，然后与钢绞线外丝按普通钢绞线的剥开顺序依次反向捻制而成，光纤布里渊传感智能筋的直径与普通钢绞线中心丝相同。本发明提出的损伤自诊断和自定位钢绞线智能索具有分布式、全尺度的实时监测特性，能实现对索中任意一束光纤布里渊传感智能钢绞线的任意一根钢绞线外丝发生的常见形式的局部损伤进行实时诊断和精确定位，能广泛用于桥梁吊杆和斜拉索等拉索类结构的健康监测中并为其服役安全提供重要支撑。

技术领域

本发明属于拉索类结构的健康监测技术领域，具体涉及一种基于布里渊分布式传感的钢绞线智能索损伤实时诊断和定位技术。

背景技术

钢绞线广泛应用于预应力混凝土、桥梁拉索(如斜拉桥的斜拉索、拱桥的吊杆、悬索桥的吊杆和主缆)、岩土和边坡支护的锚索及大跨结构的索网等结构中。由于构造特征、环境腐蚀、疲劳积累等原因，钢绞线容易发生腐蚀和疲劳损伤，而钢绞线又是这些结构的关键受力部件。在钢绞线的诸多病害类型当中，断丝、腐蚀、索力松弛是三种极其常见且危害巨大的病害，应及时发现病害、预防突发事故，亟待对钢绞线服役期间的状态进行全寿命监测。

随着光纤传感技术的发展，国内外许多学者应用光纤传感技术对钢绞线应力、应变监测进行了研究，其中本发明的发明人之一欧进萍的课题组在这方面进行了较为系统的研究，他们将光纤光栅嵌入纤维增强树脂中制作成智能筋，再与钢绞线复合研发出智能钢绞线。该智能钢绞线可实现所布测点处局部应力、应变的的高精度监测，具有重要意义，但前期已有的智能钢绞线没有关注拉索本身随机发生的局部损伤如断丝和腐蚀等的精确定位问题。

本发明基于光纤布里渊的可分布式测量特性，发明了光纤布里渊传感智能钢绞线以及由多束光纤布里渊传感智能钢绞线组成的损伤自诊断和自定位钢绞线智能索，本发明实现了对整根拉索的损伤自诊断和自定位分布式监测，解决了光纤光栅智能钢绞线不能全尺度监测的问题，实现了对拉索断丝、腐蚀、索力松弛等常见损伤的实时诊断和定位，所发明的智能索能用于桥梁吊杆、斜拉索等拉索类结构中。

发明内容

本发明的目的是提供了一种损伤自诊断和自定位钢绞线智能索，用于实时诊断和定位。

本发明的技术方案：

一种损伤自诊断和自定位钢绞线智能索，由多束光纤布里渊传感智能钢绞线1平行成束或扭转成束并热挤聚乙烯防护套管2组成；所述的每束光纤布里渊传感智能钢绞线1由光纤布里渊传感智能筋3作为中心丝并在其表面缠绕2至3层高延性金属箔片4，然后与钢绞线外丝5按普通钢绞线的剥开顺序依次反向捻制而成，光纤布里渊传感智能筋3的直径与剥开前的普通钢绞线中丝相同；所述的光纤布里渊传感智能筋3由光纤6作为中间束与熔化后的高强纤维复合材料共同成一体加工而成，光纤6位于成形后的高强纤维复合材料中心线位置，光纤布里渊传感智能筋3两端剥出光纤6，作为测试跳线头。

损伤自诊断和自定位钢绞线智能索的损伤自诊断和自定位方法如下：任意一束光纤布里渊传感智能钢绞线1在受拉后，钢绞线外丝5挤压中心丝光纤布里渊传感智能筋3，中心丝与钢绞线外丝5沿钢绞线轴线长度方向共同变形，所以，当钢绞线外丝5中任意一根在某位置出现损伤时，中心丝光纤布里渊传感智能筋3在该位置处及其附近的轴向应变将显著变大，而光纤布里渊传感智能筋3具有分布式应变测量的功能，实时感知损伤位置处或其附近的轴向应变变化；本发明据此原理实现钢绞线外丝5损伤的实时自诊断和自定位；所述的损伤自诊断和自定位钢绞线智能索由多束光纤布里渊传感智能钢绞线1组成，测试每束光纤布里渊传感智能钢绞线1的分布式信号并转换为其轴向方向的分布式应变，实现对智能索中任意一束光纤布里渊传感智能钢绞线1的任意一根外丝损伤的实时诊断和定位。