CN216748216U - 一种带光纤光栅钢绞线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带光纤光栅钢绞线，涉及钢绞线的预应力工程应用技术领域，包括钢绞线(1)、封装层(2)和应变光纤光栅(3)，其中：所述钢绞线(1)包括中心丝(11)和围绕所述中心丝(11)缠绕的边丝(12)；所述封装层(2)设置在所述边丝(12)外周面，所述封装层(2)为金属化封装层；所述应变光纤光栅(3)沿所述边丝(12)长度方向设置，且埋设于所述封装层(2)内。本实用新型提供的装置既能保留钢绞线原有力学性能，制作工艺简单，成本低廉，而且避免使用树脂产生的老化问题。

Description

一种带光纤光栅钢绞线

技术领域

本实用新型涉及钢绞线的预应力工程应用技术领域，尤其涉及一种带光纤光栅钢绞线。

背景技术

预应力钢绞线是由多根高强度钢丝绞合构成的钢铁制品，在多数后张预应力及先张预应力工程中，钢绞线是最广泛采用的预应力钢材，主要用于提升工程，也用于核电之类的工程；还常用于桥梁的系杆、拉索及体外预应力工程。钢绞线作为主要的受力构件，长期处于高应力状态中，其受力状态的正常与否时刻关系到工程结构的使用安全，同时由钢绞线的PE保护套破裂及老化，极易造成钢绞线的进水腐蚀，降低钢绞线的寿命。所以对钢绞线的受力及腐蚀状态进行长期实时监测，通过监测数据可掌握钢绞线的状态是否安全，起到预先警示作用，确保工程结构的使用安全。

现有的钢绞线监测主要为应变监测，主要分为“替换中心丝”“中心丝刻槽”等的方法，均对原有钢绞线进行了破坏，破坏了原有的力学性能，实际应用中，制作复杂，工艺成本高，不利于批量开展。而通过有机胶水粘接剂对敏感元件的封装中，常用的粘接层是环氧树脂粘拉剂，其本身的理化性能易受到配方与工艺、环境温度与湿度的影响，在长期疲劳作用下，更容易出现老化、蠕动等问题，这势必引起材料的物理特性发生变化，引起传递效率的波动。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种带光纤光栅钢绞线，既能保留钢绞线原有力学性能，制作工艺简单，成本低廉，而且避免使用树脂产生的老化问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下：

一种带光纤光栅钢绞线，包括钢绞线、封装层和应变光纤光栅，其中：

所述钢绞线包括中心丝和围绕所述中心丝缠绕的边丝；

所述封装层设置在所述边丝外周面，所述封装层为金属化封装层；

所述应变光纤光栅沿所述边丝长度方向设置，且埋设于所述封装层内。

进一步地，所述封装层为镍铬合金制封装层或铝青铜合金制封装层中的一种。

进一步地，还包括第一非金属环和第二非金属环，所述第一非金属环和第二非金属环分别设置于所述应变光纤光栅的两侧，且分别与所述边丝扣合并埋设于所述封装层内，所述第一非金属环设有轴向贯穿的第一光纤光栅线缆固定槽，所述第二非金属环设有轴向贯穿的第二光纤光栅线缆固定槽。

进一步地，还包括湿度光纤光栅模片，所述第二非金属环内侧设置有空腔槽，所述空腔槽与所述第二光纤光栅线缆固定槽连通，所述湿度光纤光栅模片设置于所述空腔槽内。

进一步地，所述第一非金属环为尼龙制非金属环、聚氯乙烯制非金属环或聚四氟乙烯制非金属环中的一种。

进一步地，所述第二非金属环为尼龙制非金属环、聚氯乙烯制非金属环或聚四氟乙烯制非金属环中的一种。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的装置，不需要对钢绞线做过多前处理，保留了钢绞线原有力学性能，制作工艺简单，成本低廉，而且避免使用树脂产生的老化问题。

2、在不损害光纤光栅的前提下，使用金属材料与钢绞线直接封装，还具有以下的优点：(1)采用金属化封装的方法，保证光纤光栅的高存活率，尽可能减少光纤光栅的损伤；(2)保证封装后的智能钢绞线具有良好的应变传感性能，使得应变传递均匀，具有较高应变测量灵敏；(3)保证封装后的智能钢绞线具有较高的一致性，使不同批次封装的带光纤光栅钢绞线具有较为一致的应变测量灵敏度。

附图说明

图1为本实用新型带光纤光栅钢绞线实施例结构示意图。

图2为图1M部截面图。

图中，1-钢绞线，11-中心丝，12-边丝，2-封装层，3-应变光纤光栅，4-第一非金属环，5-第二非金属环，6-湿度光纤光栅模片，7-第一尾纤，8-第二尾纤。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。

实施例一

如图1、图2所示，一种带光纤光栅钢绞线，包括钢绞线1、封装层2和应变光纤光栅3，其中：所述钢绞线1包括中心丝11和围绕所述中心丝11缠绕的边丝12；所述封装层2设置在所述边丝12外周面，所述封装层2为金属化封装层；所述应变光纤光栅3沿所述边丝12长度方向设置，所述应变光纤光栅3为智能钢绞线的敏感元件，用于监测钢绞线1的应变，具有质量轻、体积小、抗电磁干扰能力强等特点，所述应变光纤光栅3埋设于所述封装层2内，应变光纤光栅3连有第一尾纤7，第一尾纤7一端穿出封装层2，将应变光纤光栅3监测到的应变信息传出；封装层2用于封装应变光纤光栅2于钢绞线1的边丝12上；起固定和保护敏感元件应变光纤光栅2、同时传递边丝12应变的作用，通过电弧喷涂的方式在钢绞线1表面封装一层金属材料形成封装层2，不需要复杂的仪器设备，操作工艺简单，整个金属化封装成本低廉。

本实施例，在一条边丝12上设置一个应变光纤光栅3，在其它实施例中，也可在多个边丝12的n个部位布置分别1-m个应变光纤光栅3，所述n个部位可以为同根边丝12的不同部位，也可为不同边丝12的n个部位，形成多个截面的分布式测量。

本装置工作原理如下：

通过金属化封装层2，将钢绞线1和应变光纤光栅3两个对象连接为一个整体。当钢绞线1受力，其边丝12发生应变时，应变会通过封装层2传递到应变光纤光栅3上，从而实现对钢绞线1的应变监测。

综上所知，本实用新型提供的装置，不需要对钢绞线1做过多前处理，保留了钢绞线1原有力学性能，制作工艺简单，成本低廉，而且避免使用树脂产生的老化问题。在不损害光纤光栅的前提下，使用金属材料与钢绞线直接封装，还具有以下的优点：(1)采用金属化封装的方法，保证光纤光栅的高存活率，尽可能减少光纤光栅的损伤；(2)保证封装后的智能钢绞线具有良好的应变传感性能，使得应变传递均匀，具有较高应变测量灵敏；(3)保证封装后的智能钢绞线具有较高的一致性，使不同批次封装的带光纤光栅钢绞线具有较为一致的应变测量灵敏度。

作为优选方案，所述封装层3为镍铬合金制封装层或铝青铜合金制封装层中的一种，其封装层材质分别为镍铬合金和铝青铜合金，这些合金具有高强度和抗腐蚀性特点，可以更好的保护应变光纤光栅3，提高智能钢绞线的使用寿命。

作为优选方案，还包括第一非金属环4和第二非金属环5，所述第一非金属环4和第二非金属环5分别设置于所述应变光纤光栅3的两侧，且分别与所述边丝12扣合并埋设于所述封装层2内，所述第一非金属环4设有轴向贯穿的第一光纤光栅线缆固定槽，所述第二非金属环5设有轴向贯穿的第二光纤光栅线缆固定槽。应变光纤光栅3两端都连接有第一尾纤7，其中一根第一尾纤7通过所述第一光纤光栅线缆固定槽穿出第一非金属环4，连接到监测设备，另外一根第一尾纤7穿入第二光纤光栅线缆固定槽；或者其中一根第一尾纤7通过所述第二光纤光栅线缆固定槽穿出第二非金属环5，连接到监测设备，另外一根第一尾纤7穿入第一光纤光栅线缆固定槽。这样通过所述第一非金属环4和第二非金属环5，就可以在制作封装层2时固定应变光纤光栅3在边丝12上的位置；同时，第一非金属环4和第二非金属环5的设置，也可以为制作封装层2时，确定其厚度提供参考依据，避免在制作封装层2时，封装层2在钢绞线1的厚度不一致，影响保证智能钢绞线的传递效率，本实施例，为了更好地为制作封装层2厚度提供参考依据，第一非金属环4和第二非金属环5有相同的厚度。本实施例所述第一非金属环4和第二非金属环5材质均为尼龙，在其它实施例中也可以用聚氯乙烯、聚四氟乙烯等。

作为优选方案，还包括湿度光纤光栅模片6，所述第二非金属环5内侧设置有空腔槽，所述空腔槽与所述第二光纤光栅线缆固定槽连通，所述湿度光纤光栅模片6设置于所述空腔槽内。所述湿度光纤光栅模片6也为智能钢绞线的敏感元件，用于监测钢绞线1的湿度。湿度光纤光栅模片6两端都连接有第二尾纤8，其中一根第二尾纤8穿入一侧第二光纤光栅线缆固定槽，另外一根第二尾纤8通过另一侧第二光纤光栅线缆固定槽穿出第二非金属环5，连接到监测设备。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种带光纤光栅钢绞线，其特征在于，包括钢绞线(1)、封装层(2)和应变光纤光栅(3)，其中：

所述钢绞线(1)包括中心丝(11)和围绕所述中心丝(11)缠绕的边丝(12)；

所述封装层(2)设置在所述边丝(12)外周面，所述封装层(2)为金属化封装层；

所述应变光纤光栅(3)沿所述边丝(12)长度方向设置，且埋设于所述封装层(2)内。

2.根据权利要求1所述的带光纤光栅钢绞线，其特征在于，所述封装层(2)为镍铬合金制封装层或铝青铜合金制封装层中的一种。

3.根据权利要求1所述的带光纤光栅钢绞线，其特征在于，还包括第一非金属环(4)和第二非金属环(5)，所述第一非金属环(4)和第二非金属环(5)分别设置于所述应变光纤光栅(3)的两侧，且分别与所述边丝(12)扣合并埋设于所述封装层(2)内，所述第一非金属环(4)设有轴向贯穿的第一光纤光栅线缆固定槽，所述第二非金属环(5)设有轴向贯穿的第二光纤光栅线缆固定槽。

4.根据权利要求3所述的带光纤光栅钢绞线，其特征在于，还包括湿度光纤光栅模片(6)，所述第二非金属环(5)内侧设置有空腔槽，所述空腔槽与所述第二光纤光栅线缆固定槽连通，所述湿度光纤光栅模片(6)设置于所述空腔槽内。

5.根据权利要求3所述的带光纤光栅钢绞线，其特征在于，所述第一非金属环(4)为尼龙制非金属环、聚氯乙烯制非金属环或聚四氟乙烯制非金属环中的一种。

6.根据权利要求3或4任一项所述的带光纤光栅钢绞线，其特征在于，所述第二非金属环(5)为尼龙制非金属环、聚氯乙烯制非金属环或聚四氟乙烯制非金属环中的一种。

Images