CN109870256A - 一种自监测dofs-frp布及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自监测DOFS‑FRP布及其监测方法，该自监测DOFS‑FRP布包括FRP布、分布式光纤传感器，分布式光纤传感器包括内置裸光纤、外裹保护套，分布式光纤传感器编织嵌入至FRP布中，分布式光纤传感器两端部分别装设光纤接头；该自监测DOFS‑FRP布能有效解决电阻应变片、光纤光栅应变传感器与FRP布之间的粘贴困难问题，且能够实现实时、在线监测。该监测方法包括以下工艺步骤：a、制备分布式光纤传感器；b、制备自监测DOFS‑FRP布；c、安装光纤接头；d、自监测DOFS‑FRP布安装；e、环氧树脂自然固化；f、连接光纤调制解调器；该监测方法能有效地实现FRP布受力性能实时、在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种自监测DOFS-FRP布及其监测方法。
背景技术
FRP布具有自重轻、抗腐蚀性能好、耐久性能好、抗疲劳性能好、抗拉强度高等优点，目前已被广泛地应用于土木工程领域中，尤其是对已有结构的加固。
需指出的是，对于FRP布而言，其力学性能一般采用电阻应变片和光纤光栅应变传感器来进行监测；然而，通过电阻应变片和光纤光栅应变传感器来监测FRP布的力学性能，存在电阻应变片和光纤光栅应变传感器监测粘贴困难的问题。
针对上述电阻应变片和光纤光栅应变传感器粘贴困难的问题，现有技术普遍采用以下方式来实现，具体的：在FRP布上涂上一层AB胶，然后再粘贴电阻应变片和光纤光栅应变传感器。需指出的是，AB胶的存在削落了FRP布上应变传递效果，难以实现有效地监测FRP布的受力性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种自监测DOFS-FRP布，该自监测DOFS-FRP布设计新颖，能够有效地解决电阻应变片、光纤光栅应变传感器与FRP布之间的粘贴困难问题，且能够实现FRP布受力性能实时、在线监测。
本发明的另一目的在于提供一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，该自监测DOFS-FRP布的监测方法能够有效地实现FRP布受力性能实时、在线监测。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种自监测DOFS-FRP布，包括有FRP布以及一呈长条线缆形状且连续延伸的分布式光纤传感器，分布式光纤传感器包括有内置裸光纤、包套于内置裸光纤外围且沿着内置裸光纤长度方向延伸的外裹保护套；
FRP布由纤维通过织机编织而成，在FPR布通过织机编织成形的过程中，组成FRP布的纤维与分布式光纤传感器一起送入至织机中，分布式光纤传感器编织嵌入至FRP布中且分布式光纤传感器与FRP布为一体结构；
分布式光纤传感器的外裹保护套的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器的外径值与FRP布的厚度值一致；
分布式光纤传感器的两端部分别伸出于FRP布的边缘并延伸至FRP布的外端侧，分布式光纤传感器的两端部分别装设有位于FRP布外端侧的FC-APC光纤接头。
其中，组成所述FRP布的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或者聚乙烯纤维。
其中，所述分布式光纤传感器的内置裸光纤的直径为62.5um。
其中，所述FRP布的厚度值大于1mm。
其中，所述分布式光纤传感器的长度值大于0.5m。
其中，所述分布式光纤传感器呈弯曲形状编织嵌入至所述FRP布中，且分布式光纤传感器的弯曲转角大于90度。
其中，所述分布式光纤传感器包括有沿着所述FRP布长度方向呈蛇形弯曲延伸的纵向弯曲部、沿着FRP布宽度方向呈蛇形弯曲延伸的横向弯曲部。
一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、制备分布式光纤传感器：分布式光纤传感器包括有内置裸光纤、外裹保护套，将外裹保护套包套于内置裸光纤外围并使得外裹保护套沿着内置裸光纤长度方向延伸；
b、制备自监测DOFS-FRP布：将组成FRP布的纤维与分布式光纤传感器一起送入至织机中，分布式光纤传感器编织嵌入至FRP布中且分布式光纤传感器与FRP布为一体结构，且分布式光纤传感器的两端部分别伸出于FRP布的边缘并延伸至FRP布的外端侧，分布式光纤传感器的外裹保护套的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器的外径值与FRP布的厚度值一致；
c、安装光纤接头：于分布式光纤传感器的两端部分别装设FC-APC光纤接头，各FC-APC光纤接头分别位于FRP布外端侧；
d、自监测DOFS-FRP布安装：在需进行加固的混凝土梁受拉区域涂上环氧树脂，然后将自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁受拉区域的环氧树脂上；
e、待自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁受拉区域的环氧树脂后，环氧树脂自然固化，以实现自监测DOFS-FRP布粘贴固定；
f、将分布式光纤传感器两端部的FC-APC光纤接头分别连接光纤调制解调器，以监测DOFS-FRP布用于加固混凝土梁的受力性能。
其中，组成所述FRP布的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或者聚乙烯纤维，所述分布式光纤传感器的内置裸光纤的直径为62.5um，FRP布的厚度值大于1mm，分布式光纤传感器的长度值大于0.5m。
其中，所述分布式光纤传感器呈弯曲形状编织嵌入至所述FRP布中，分布式光纤传感器的弯曲转角大于90度，且分布式光纤传感器包括有沿着FRP布长度方向呈蛇形弯曲延伸的纵向弯曲部、沿着FRP布宽度方向呈蛇形弯曲延伸的横向弯曲部。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种自监测DOFS-FRP布，其包括有FRP布以及一呈长条线缆形状且连续延伸的分布式光纤传感器，分布式光纤传感器包括有内置裸光纤、包套于内置裸光纤外围且沿着内置裸光纤长度方向延伸的外裹保护套；FRP布由纤维通过织机编织而成，在FPR布通过织机编织成形的过程中，组成FRP布的纤维与分布式光纤传感器一起送入至织机中，分布式光纤传感器编织嵌入至FRP布中且分布式光纤传感器与FRP布为一体结构；分布式光纤传感器的外裹保护套的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器的外径值与FRP布的厚度值一致；分布式光纤传感器的两端部分别伸出于FRP布的边缘并延伸至FRP布的外端侧，分布式光纤传感器的两端部分别装设有位于FRP布外端侧的FC-APC光纤接头。该自监测DOFS-FRP布设计新颖，能够有效地解决电阻应变片、光纤光栅应变传感器与FRP布之间的粘贴困难问题，且能够实现FRP布受力性能实时、在线监测。
本发明的另一有益效果为：本发明所述的一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，其包括有以下工艺步骤，具体的：a、制备分布式光纤传感器：分布式光纤传感器包括有内置裸光纤、外裹保护套，将外裹保护套包套于内置裸光纤外围并使得外裹保护套沿着内置裸光纤长度方向延伸；b、制备自监测DOFS-FRP布：将组成FRP布的纤维与分布式光纤传感器一起送入至织机中，分布式光纤传感器编织嵌入至FRP布中且分布式光纤传感器与FRP布为一体结构，且分布式光纤传感器的两端部分别伸出于FRP布的边缘并延伸至FRP布的外端侧，分布式光纤传感器的外裹保护套的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器的外径值与FRP布的厚度值一致；c、安装光纤接头：于分布式光纤传感器的两端部分别装设FC-APC光纤接头，各FC-APC光纤接头分别位于FRP布外端侧；d、自监测DOFS-FRP布安装：在需进行加固的混凝土梁受拉区域涂上环氧树脂，然后将自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁受拉区域的环氧树脂上；e、待自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁受拉区域的环氧树脂后，环氧树脂自然固化，以实现自监测DOFS-FRP布粘贴固定；f、将分布式光纤传感器两端部的FC-APC光纤接头分别连接光纤调制解调器，以监测DOFS-FRP布用于加固混凝土梁的受力性能。该自监测DOFS-FRP布的监测方法能够有效地实现FRP布受力性能实时、在线监测。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的自监测DOFS-FRP布的结构示意图。
图2为本发明的分布式光纤传感器的结构示意图。
图3为本发明的自监测DOFS-FRP布粘贴固定于混凝土梁时的示意图。
图4为自监测DOFS-FRP布的监测数据图。
在图1至图4中包括有：
1——FRP布 2——分布式光纤传感器
21——内置裸光纤 22——外裹保护套
3——FC-APC光纤接头 4——混凝土梁。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
如图1和图2所示，一种自监测DOFS-FRP布，其包括有FRP布1以及一呈长条线缆形状且连续延伸的分布式光纤传感器2（简称DOFS），分布式光纤传感器2包括有内置裸光纤21、包套于内置裸光纤21外围且沿着内置裸光纤21长度方向延伸的外裹保护套22。
其中，FRP布1由纤维通过织机编织而成，在FPR布通过织机编织成形的过程中，组成FRP布1的纤维与分布式光纤传感器2一起送入至织机中，分布式光纤传感器2编织嵌入至FRP布1中且分布式光纤传感器2与FRP布1为一体结构。需解释的是，分布式光纤传感器2的外裹保护套22的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器2的外径值与FRP布1的厚度值一致，以保证分布式光纤传感器2与FRP布1之间具有良好的协同性，进而使分布式光纤传感器2和FRP布1之间实现协同变形。
进一步的，分布式光纤传感器2的两端部分别伸出于FRP布1的边缘并延伸至FRP布1的外端侧，分布式光纤传感器2的两端部分别装设有位于FRP布1外端侧的FC-APC光纤接头3。
需指出的是，组成FRP布1的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或者聚乙烯纤维；另外，优选的，分布式光纤传感器2的内置裸光纤21的直径为62.5um，且FRP布1的厚度值大于1mm，采用该厚度值设计的目的在于：保证外裹保护套22具有足够的厚度来保护内置裸光纤21。
还有就是，分布式光纤传感器2的长度值大于0.5m，其目的在于：以避免分布式光纤传感器2的长度过短造成信号丢失。
需进一步指出的是，分布式光纤传感器2呈弯曲形状编织嵌入至FRP布1中，且分布式光纤传感器2的弯曲转角大于90度，以避免分布式光纤传感器2弯折过大造成信号丢失。优选的，分布式光纤传感器2包括有沿着FRP布1长度方向呈蛇形弯曲延伸的纵向弯曲部、沿着FRP布1宽度方向呈蛇形弯曲延伸的横向弯曲部；分布式光纤传感器2采用上述多方向方式编织嵌入指FRP布1中，以实现多维度全面智能监测FRP布1用于不同环境及不同结构中的受力性能。
另外，该自监测DOFS-FRP布采用以下方法进行受力性能监测，具体的，一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，其包括有以下工艺步骤，具体的：
a、制备分布式光纤传感器2：分布式光纤传感器2包括有内置裸光纤21、外裹保护套22，将外裹保护套22包套于内置裸光纤21外围并使得外裹保护套22沿着内置裸光纤21长度方向延伸；
b、制备自监测DOFS-FRP布：将组成FRP布1的纤维与分布式光纤传感器2一起送入至织机中，分布式光纤传感器2编织嵌入至FRP布1中且分布式光纤传感器2与FRP布1为一体结构，且分布式光纤传感器2的两端部分别伸出于FRP布1的边缘并延伸至FRP布1的外端侧，分布式光纤传感器2的外裹保护套22的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器2的外径值与FRP布1的厚度值一致；
c、安装光纤接头：于分布式光纤传感器2的两端部分别装设FC-APC光纤接头3，各FC-APC光纤接头3分别位于FRP布1外端侧；
d、自监测DOFS-FRP布安装（如图3所示）：在需进行加固的混凝土梁4受拉区域涂上环氧树脂，然后将自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁4受拉区域的环氧树脂上；
e、待自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁4受拉区域的环氧树脂后，环氧树脂自然固化，以实现自监测DOFS-FRP布粘贴固定；
f、将分布式光纤传感器2两端部的FC-APC光纤接头3分别连接光纤调制解调器，以监测DOFS-FRP布1用于加固混凝土梁4的受力性能（如图4所示）。
综合上述情况可知，本发明的自监测DOFS-FRP布设计新颖，能够有效地解决电阻应变片、光纤光栅应变传感器与FRP布1之间的粘贴困难问题，且能够实现FRP布1受力性能实时、在线监测。另外，该自监测DOFS-FRP布的监测方法能够有效地实现FRP布1受力性能实时、在线监测。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：包括有FRP布（1）以及一呈长条线缆形状且连续延伸的分布式光纤传感器（2），分布式光纤传感器（2）包括有内置裸光纤（21）、包套于内置裸光纤（21）外围且沿着内置裸光纤（21）长度方向延伸的外裹保护套（22）；
FRP布（1）由纤维通过织机编织而成，在FPR布通过织机编织成形的过程中，组成FRP布（1）的纤维与分布式光纤传感器（2）一起送入至织机中，分布式光纤传感器（2）编织嵌入至FRP布（1）中且分布式光纤传感器（2）与FRP布（1）为一体结构；
分布式光纤传感器（2）的外裹保护套（22）的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器（2）的外径值与FRP布（1）的厚度值一致；
分布式光纤传感器（2）的两端部分别伸出于FRP布（1）的边缘并延伸至FRP布（1）的外端侧，分布式光纤传感器（2）的两端部分别装设有位于FRP布（1）外端侧的FC-APC光纤接头（3）。
2.根据权利要求1所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：组成所述FRP布（1）的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或者聚乙烯纤维。
3.根据权利要求1所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：所述分布式光纤传感器（2）的内置裸光纤（21）的直径为62.5um。
4.根据权利要求3所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：所述FRP布（1）的厚度值大于1mm。
5.根据权利要求1所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：所述分布式光纤传感器（2）的长度值大于0.5m。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：所述分布式光纤传感器（2）呈弯曲形状编织嵌入至所述FRP布（1）中，且分布式光纤传感器（2）的弯曲转角大于90度。
7.根据权利要求6所述的一种自监测DOFS-FRP布，其特征在于：所述分布式光纤传感器（2）包括有沿着所述FRP布（1）长度方向呈蛇形弯曲延伸的纵向弯曲部、沿着FRP布（1）宽度方向呈蛇形弯曲延伸的横向弯曲部。
8.一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，其特征在于，包括有以下工艺步骤，具体的：
a、制备分布式光纤传感器（2）：分布式光纤传感器（2）包括有内置裸光纤（21）、外裹保护套（22），将外裹保护套（22）包套于内置裸光纤（21）外围并使得外裹保护套（22）沿着内置裸光纤（21）长度方向延伸；
b、制备自监测DOFS-FRP布：将组成FRP布（1）的纤维与分布式光纤传感器（2）一起送入至织机中，分布式光纤传感器（2）编织嵌入至FRP布（1）中且分布式光纤传感器（2）与FRP布（1）为一体结构，且分布式光纤传感器（2）的两端部分别伸出于FRP布（1）的边缘并延伸至FRP布（1）的外端侧，分布式光纤传感器（2）的外裹保护套（22）的材料与组成FPR布的纤维材料相同，分布式光纤传感器（2）的外径值与FRP布（1）的厚度值一致；
c、安装光纤接头：于分布式光纤传感器（2）的两端部分别装设FC-APC光纤接头（3），各FC-APC光纤接头（3）分别位于FRP布（1）外端侧；
d、自监测DOFS-FRP布安装：在需进行加固的混凝土梁（4）受拉区域涂上环氧树脂，然后将自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁（4）受拉区域的环氧树脂上；
e、待自监测DOFS-FRP布粘贴在混凝土梁（4）受拉区域的环氧树脂后，环氧树脂自然固化，以实现自监测DOFS-FRP布粘贴固定；
f、将分布式光纤传感器（2）两端部的FC-APC光纤接头（3）分别连接光纤调制解调器，以监测DOFS-FRP布（1）用于加固混凝土梁（4）的受力性能。
9.根据权利要求8所述的一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，其特征在于：组成所述FRP布（1）的纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或者聚乙烯纤维，所述分布式光纤传感器（2）的内置裸光纤（21）的直径为62.5um，FRP布（1）的厚度值大于1mm，分布式光纤传感器（2）的长度值大于0.5m。
10.根据权利要求8所述的一种自监测DOFS-FRP布的监测方法，其特征在于：所述分布式光纤传感器（2）呈弯曲形状编织嵌入至所述FRP布（1）中，分布式光纤传感器（2）的弯曲转角大于90度，且分布式光纤传感器（2）包括有沿着FRP布（1）长度方向呈蛇形弯曲延伸的纵向弯曲部、沿着FRP布（1）宽度方向呈蛇形弯曲延伸的横向弯曲部。
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| GR01 | Patent grant | ||
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