[实用新型]一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋

说明书

本实用新型公开了一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋，包括护套和设于护套内的拉筋，护套内的至少一根拉筋替换为纤维增强光纤拉筋，所述纤维增强光纤拉筋包括多芯光纤和包裹在多芯光纤周围的纤维增强塑料筋，多芯光纤沿纤维塑料增强筋长度方向置入筋中心位置，通过拉挤成型工艺制成纤维增强光纤拉筋，在智能拉索加工成型时，纤维增强光纤拉筋替换拉索中的至少一根拉筋，在拉索外覆盖护套并安装锚具，制成基于多芯光纤感知的智能拉索。本实用新型将多芯光纤与拉索有机结合，使拉索具备模量高、耐久性好、耐蠕变等特性的同时，能准确地分布式测量服役期间索体应力变化、弯曲变化、温度变化和振动变化。

技术领域

本实用新型属于土木工程结构领域，涉及一种土木结构安全监测和结构材料技术，具体涉及一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋，适用于桥梁结构、岩土结构及大型混凝土结构。

背景技术

拉索是众多工程结构中的核心构件，由于环境的影响，当前的拉索易生锈腐蚀、疲劳损伤，实际服役时间远低于设计服役时间，存在极大安全隐患。因此实现对在役拉索的在线监控、安全评定和寿命估计是一项十分重要且具有广阔前景的工作。目前，工程中广泛应用的拉索监测方法包括：1)在拉索外部布设传感器，常用的有振弦式传感器和磁通量传感器；振弦式传感器自重大，对拉索的受力性能产生负面影响，且该方法只适用于测量拉索锚端的受力状态；磁通量传感器工作易受电磁干扰，且该方法只能进行静态测量。2)在拉索内部嵌入敏感元件；该方法存在元件存活率低，监测量程不满足需求等问题。

随着光纤传感技术的不断成熟和进步，各类基于光纤传感原理的测试方法被应用于拉索结构的监测。光纤本身具备电绝缘性、耐腐蚀性、信号传输距离长、损耗低等固有属性，其组成的系统可以不受强磁场、高电压、大电流的干扰，但已有的基于光纤传感原理的监测方法测量精度有限，可操作性差，且无法全面反映拉索的受力状态、振动状况及其发展变化规律。多芯光纤是单个包层内具有多个单芯的光纤，每个芯作为独立的传感通道，实现了多重传感。基于多芯光纤空分复用的分布式传感技术，除了具有普通的分布式光纤传感技术的优点，还具备分布式温度、应力、振动和振动位置测量能力，在完成长距离分布传感的同时又实现了多维的传感，其结果与多次测量剔除误差的效果相似，提高了测量的准确度和精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，利用多芯光纤的优势，提出一种基于多芯光纤感知的智能拉索。该方法将多芯光纤复合在纤维增强塑料筋中，制成纤维增强光纤拉筋，由于纤维增强塑料筋容易加工成型，且与多芯光纤涂覆层具有相容性，因此纤维增强光纤拉筋兼具纤维增强塑料筋良好的力学性能和耐腐蚀性能以及多芯光纤的传感特性，彻底克服光纤传感器脆弱、布设困难的缺点。制成的纤维增强光纤拉筋在拉索加工成型时放入索体中，在拉索外覆盖护套并安装锚具制成基于多芯光纤感知的智能拉索。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案包括：

一种基于多芯光纤感知的智能拉索，包括护套和设于护套内的拉筋，其特征在于：所述护套内的至少一根拉筋替换为纤维增强光纤拉筋，所述纤维增强光纤拉筋包括多芯光纤和包裹在多芯光纤周围的纤维增强塑料筋。

作为改进，所述拉筋为拉筋。

作为改进，所述纤维增强塑料筋碳纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强材料及混杂增强塑料筋中的任意一种或几种组合。

作为改进，所述多芯光纤的纤芯数为七，以实现温度、应力、振动以及振动位置的区分测量，且在纤维增强光纤拉筋截面上组成具有几何稳定性的正六边形。

作为改进，所述智能拉索两端设有锚头，多芯光纤两端从锚头上预留孔引出。

一种纤维增强光纤拉筋，其特征在于：包括多芯光纤和包裹在多芯光纤周围的纤维增强塑料筋，多芯光纤沿纤维增强塑料筋长度方向置入筋中心位置，通过拉挤成型工艺制成所述纤维增强光纤拉筋。

一种基于多芯光纤感知的智能拉索制备方法，其特征在于，包括以下步骤：