CN105672579A - 一种智能钢绞线锚固结构及其锚固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能钢绞线锚固结构及其锚固方法，所述智能钢绞线锚固结构包括智能钢绞线和与锚固装置，所述锚固装置包括第一、二螺旋筋和锚固组件，所述第一、二螺旋筋相连接或分开设置，所述第一、二螺旋筋均套设在所述智能钢绞线上，并通过所述锚固组件与所述智能钢绞线连接，所述智能钢绞线包括中心丝和与其绕设成一体的边丝，所述中心丝为布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋，所述智能钢绞线上还套设有至少两个挤压锚；所述锚固方法包括智能钢绞线的制备和智能钢绞线的锚固。本发明的智能钢绞线锚固结构的锚固方法，通过在张拉端锚部件和固定端锚部件之间设置挤压锚，增加中心丝与边丝间的摩擦力，解决了中心丝与边丝不协同变形的问题。

Description

一种智能钢绞线锚固结构及其锚固方法

技术领域

本发明属于结构安全监测及预应力工程结构领域，涉及一种智能钢绞线锚固结构及其锚固方法。

背景技术

智能钢绞线由中心丝和围绕中心丝缠绕的边丝构成，其中，中心丝是中心布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋。智能钢绞线的边丝是普通的高强钢丝。智能钢绞线的制作是将普通钢绞线机械打散，替换中心钢丝为相应直径的复合光纤光栅传感器的纤维增强复合筋，再重新扭绞成型，使其兼具受力与感知的性能。

智能钢绞线可以广泛用作预应力筋、桥梁拉索和岩土锚索等结构构件。作为其中的关键受力构件，其自感知的性能可以实现对钢绞线长期工作状态的实时监测，从而确保使用期内力，这是预应力技术发展的关键。但是，智能钢绞线的特殊结构及特殊的成型工艺，即，中心丝为纤维增强复合筋，表面光滑且剪切强度较低，边丝为高强钢丝，二者通过后期的简单机械扭绞难以保证中心丝和边丝协同变形。再者，智能钢绞线应用到结构构件延用传统钢绞线的夹片式锚固体系，通过斜楔原理对钢绞线端部产生机械咬合，而中心丝的纤维增强复合筋由于粘结面积及滑动摩阻较小，导致两者之间的摩擦力较小，中心丝极易滑移。如果对智能钢绞线的锚固不采取特殊处理措施，难以保证后期的协同变形，导致监测结果与实际预应力存在偏差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能钢绞线锚固结构及其锚固方法，从而增加中心丝与边丝间的摩擦力，解决了中心丝与边丝不协同变形的问题，提高智能筋在实际工程应用中监测的准确性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种智能钢绞线锚固结构，包括智能钢绞线和锚固装置，所述锚固装置包括第一、二螺旋筋和锚固组件，所述第一、二螺旋筋相连接或分开设置，所述第一、二螺旋筋均套设在所述智能钢绞线上，并通过所述锚固组件与所述智能钢绞线连接，所述智能钢绞线包括中心丝和与其绕设成一体的边丝，所述中心丝为布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋，所述智能钢绞线上还套设有至少两个挤压锚。

本发明的智能钢绞线锚固结构，通过使用布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋作为中心丝，并且在智能钢绞线上增设至少两个挤压锚，能够增加中心丝和边丝的摩擦力，使中心丝和边丝起到很好地协同变形效果，保证后期的协同形变，从而起到更好、更准确地监测效果。

在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：

作为优选的方案，所述挤压锚包括套设在所述智能钢绞线上的挤压簧，所述挤压簧外设套设有挤压套。

采用上述优选的方案，能够进一步增加中心丝和边丝的摩擦力，提高协同变形能力。

作为优选的方案，所述中心丝的光纤引出头设在所述边丝外侧，所述中心丝的光纤引出头不能被边丝缠绕。

采用上述优选的方案，中心丝的光纤引出头置于所述边丝外侧，加固定端锚部件后智能钢绞线端头受力更为均匀。

作为优选的方案，所述锚固组件包括固定端锚部件和张拉端锚部件，所述第一螺旋筋通过固定端锚部件与所述智能钢绞线连接，所述第二螺旋筋通过张拉端锚部件与所述智能钢绞线连接，所述挤压锚设在所述张拉端锚部件和固定端锚部件之间。

作为优选的方案，所述固定端锚部件和张拉端锚部件分别包括第一、二锚杯，所述第一、二锚杯的一端分别通过第一、二夹片与所述智能钢绞线连接，所述第一、二锚杯的另一端分别通过第一、二锚垫板与所述智能钢绞线连接。

采用上述优选的方案，能够分散第一、二锚杯的应力。

采用上述优选的方案，能够进一步增加中心丝和边丝的摩擦力，提高协同变形能力。

另一方面，本发明还提供一种上述的智能钢绞线锚固结构的锚固方法，包括以下步骤：

1)将边丝缠绕在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋周围，并将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋(中心丝)的光纤引出头置于边丝外侧，得到智能钢绞线；

2)然后将所述智能钢绞线依次穿过第二锚杯、第二锚垫板、第二螺旋筋、第一螺旋筋、第一锚垫板和第一锚杯，并将至少两个挤压锚通过穿心式挤压机锚固在所述智能钢绞线上，使所述挤压锚设于所述张拉端锚部件和固定端锚部件之间，并使所述挤压锚锚固在距离所述第二锚垫板L的位置，所述L的长度大于所述智能钢绞线设有张拉端锚部件的一端的张拉长度；还将所述第二锚杯通过第二夹片与所述智能钢绞线连接。

本发明的智能钢绞线的锚固结构的锚固方法，通过在张拉端锚部件和固定端锚部件之间设置挤压锚，并使L的长度大于所述智能钢绞线设有张拉端锚部件张拉端锚部件的一端的张拉长度；相当于在智能钢绞线的筋体部位通过增加锚固件的方式提高智能筋的中心丝和边丝的机械握裹力，进而提高中心丝和边丝的协同变形能力，也可防止由于挤压锚的存在导致张拉长度不足。

在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：

作为优选的方案，在步骤1)中，将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕边丝前，还包括在所述布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕一层高延性铜箔的步骤。

采用上述优选的方案，在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕一层高延性铜箔的成型方法，增加中心丝与边丝间的摩擦力，解决了中心丝与边丝不协同变形的问题，从而提高智能钢绞线在实际工程应用中监测的准确性。

作为优选的方案，在步骤2)中，所述挤压锚通过穿心式挤压机锚固在所述智能钢绞线上。

采用上述优选的方案，所述智能钢绞线的中心丝上设有N个光栅检测点，N≤7；或

所述中心丝上复合有布里渊分布式光纤。

作为优选的方案，使用光栅则用光纤光栅解调仪进行监测，使用布里渊分布式光纤，则使用布里渊解调仪进行监测。

附图说明

图1为本发明的智能钢绞线锚固结构的设有张拉端锚部件的一端的结构示意图；

图2为本发明的智能钢绞线锚固结构的设有固定端锚部件的一端的结构示意图；

图3为本发明的智能钢绞线锚固结构中的智能钢绞线的结构示意图；

其中：

1.智能钢绞线，101.中心丝，102.边丝，2.第二螺旋筋，3.张拉端锚部件，301.第二锚杯，302.第二夹片，303.第二锚垫板，4.固定端锚部件，401.第一锚杯，402.第一夹片，403.第一锚垫板，5.挤压锚，6.中心丝的光纤引出头，7.第一螺旋筋。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1至3所示，本发明的智能钢绞线锚固结构，包括智能钢绞线1和锚固装置，锚固装置包括第一、二螺旋筋7、2和锚固组件，所述第一、二螺旋筋7、2相连接或分开设置，第一、二螺旋筋7、2均套设在智能钢绞线1上，并通过锚固组件与智能钢绞线1连接，智能钢绞线1包括中心丝101和与其绕设成一体的边丝102，中心丝101为布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋，智能钢绞线1上还套设有至少两个挤压锚5。该智能钢绞线的锚固结构，通过使用布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋作为中心丝，并且在智能钢绞线上增设至少两个挤压锚，能够增加中心丝和边丝的摩擦力，使中心丝和边丝起到很好地协同变形效果，保证后期的协同形变。

为了进一步地优化本发明的实施效果，挤压锚5包括套设在智能钢绞线1上的挤压簧，挤压簧外设套设有挤压套。

为了进一步地优化本发明的实施效果，锚固组件包括固定端锚部件4和张拉端锚部件3，第一螺旋筋7通过固定端锚部件4与智能钢绞线1连接，第二螺旋筋2通过张拉端锚部件3与智能钢绞线1连接，挤压锚5设在张拉端锚部件3和固定端锚部件4之间。

为了进一步地优化本发明的实施效果，中心丝的光纤引出头6设于边丝102外侧，中心丝的光纤引出头6不能被边丝102缠绕。中心丝的光纤引出头6设于边丝102外侧，加固定端锚部件后智能钢绞线端头受力更为均匀。

为了进一步地优化本发明的实施效果，固定端锚部件4和张拉端锚部件3分别包括第一、二锚杯401、301，第一、二锚杯401、301的一端分别通过第一、二夹片402、302与智能钢绞线1连接，第一、二锚杯401、301的另一端分别通过第一、二锚垫板403、303与智能钢绞线1连接。

为了进一步地优化本发明的实施效果，中心丝的光纤引出头6与第一锚垫板403连接。

为了进一步地优化本发明的实施效果，布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外设有高延性铜箔层。能够进一步增加中心丝和边丝的摩擦力，提高协同能力。

为了达到本发明的目的，本发明的智能钢绞线的锚固结构的锚固方法，包括以下步骤：

1)将边丝缠绕在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋周围，并将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋(中心丝101)的光纤引出头置于边丝102外侧，得到智能钢绞线1；

2)然后将智能钢绞线依次穿过第二锚杯301、第二锚垫板302、第二螺旋筋2、第一螺旋筋7、第一锚垫板402和第二锚杯401，将至少两个挤压锚5锚固在智能钢绞线1上，挤压锚5锚固在距离第二锚垫板303L的位置，L的长度大于智能钢绞线1设有张拉端锚部件3的一端的张拉长度，使挤压锚5设于张拉端锚部件3和固定端锚部件4之间，并使第二锚杯301通过第二夹片303与智能钢绞线1连接，挤压锚5可为多个，能够进一步提高布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋与边丝102的协同变形能力。

上述智能钢绞线的锚固结构的锚固方法，通过在张拉端锚部件和固定端锚部件之间设置挤压锚，并使L的长度大于所述智能钢绞线设有张拉端锚部件的一端的张拉长度；相当于在智能钢绞线的筋体部位通过增加锚固件的方式提高智能筋的中心丝和边丝的机械握裹力，进而提高中心丝和边丝的协同变形能力，防止由于挤压锚的存在导致张拉长度不足。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在步骤2)中，挤压锚5通过穿心式挤压机锚固在智能钢绞线1上。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在步骤1)中，将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕边丝前，还包括在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕一层高延性铜箔的步骤。在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕一层高延性铜箔的成型方法，增加中心丝与边丝间的摩擦力，解决了中心丝与边丝不协同变形的问题，从而提高智能钢绞线在实际工程应用中监测的准确性。

为了进一步地优化本发明的实施效果，智能钢绞线的中心丝上设有N个光栅检测点，N≤7；或中心丝上复合有布里渊分布式光纤。

为了进一步地优化本发明的实施效果，使用光栅则用光纤光栅解调仪进行监测，使用布里渊分布式光纤，则使用布里渊解调仪进行监测。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能钢绞线锚固结构，包括智能钢绞线和锚固装置，所述锚固装置包括第一、二螺旋筋和锚固组件，所述第一、二螺旋筋相连接或分开设置，所述第一、二螺旋筋均套设在所述智能钢绞线上，并通过所述锚固组件与所述智能钢绞线连接，其特征在于，所述述智能钢绞线包括中心丝和与其绕设成一体的边丝，所述中心丝为布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋，所述智能钢绞线上还套设有至少两个挤压锚。

2.根据权利要求1所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述挤压锚包括套设在所述智能钢绞线上的挤压簧，所述挤压簧外套设有挤压套。

3.根据权利要求2所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述锚固组件包括固定端锚部件和张拉端锚部件，所述第一螺旋筋通过固定端锚部件与所述智能钢绞线连接，所述第二螺旋筋通过张拉端锚部件与所述智能钢绞线连接，所述挤压锚设在所述张拉端锚部件和固定端锚部件之间。

4.根据权利要求3所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述中心丝的光纤引出头设在所述边丝外侧。

5.根据权利要求4所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述固定端锚部件和张拉端锚部件分别包括第一、二锚杯，所述第一、二锚杯的一端分别通过第一、二夹片与所述智能钢绞线连接，所述第一、二锚杯的另一端分别通过第一、二锚垫板与所述智能钢绞线连接。

6.根据权利要求5所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述中心丝的光纤引出头与所述第一锚垫板连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的智能钢绞线锚固结构，其特征在于，所述布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外设有高延性铜箔层。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的智能钢绞线锚固结构的锚固方法，包括以下步骤：

1)将边丝缠绕在布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋周围，并将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋的光纤引出头置于所述边丝外侧，得到智能钢绞线；

2)再将所述智能钢绞线依次穿过第二锚杯、第二锚垫板、第二螺旋筋、第一螺旋筋、第一锚垫板和第一锚杯，并将带有光纤引出头一端的智能钢绞线通过第一夹片固定在所述第一锚杯上，并将至少两个挤压锚通过穿心式挤压机锚固在所述智能钢绞线上，使所述挤压锚设于所述张拉端锚部件和固定端锚部件之间，并使所述挤压锚锚固在距离所述第二锚垫板L的位置，所述L的长度大于所述智能钢绞线设有张拉端锚部件的一端的张拉长度；还将所述第二锚杯通过第二夹片与所述智能钢绞线连接。

9.根据权利要求8所述的智能钢绞线锚固结构的锚固方法，其特征在于，在步骤1)中，将布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕边丝前，还包括在所述布设光纤光栅传感器的纤维增强复合筋外缠绕一层高延性铜箔的步骤。

10.根据权利要求8或9所述的智能钢绞线锚固结构的锚固方法，其特征在于，所述智能钢绞线的中心丝上设有N个光栅检测点，N≤7；或

所述中心丝上复合有布里渊分布式光纤。