CN110735395A - 一种可更换光纤光栅智能筋的拉索及其智能筋更换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可更换光纤光栅智能筋的拉索，其特征在于：包括智能筋(1)、预应力筋(4)、护套管(3)，所述智能筋(1)上耦合有光纤光栅传感器(2)，智能筋(1)以间隙配合的方式设置在护套管(3)内，智能筋(1)和护套管(3)通过与预应力筋(4)扭绞形成拉索(1)的预应力束，所述预应力束外部包覆有缠包带(5)，缠包带(5)外部套设有HDPE护套(6)。在智能筋发生失准或达到使用寿命时，可对智能筋进行单独更换，而不需要更换整根拉索，降低了经济成本，提高了智能拉索的使用寿命，并实现拉索全生命周期的健康监测。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁的悬索或拉索技术领域，具体是一种可更换光纤光栅智能筋的拉索及其智能筋更换方法。
背景技术
拉索是拱桥、斜拉桥、悬索桥等索类桥梁的重要构件，其受力状况对桥梁整体结构的安全起到极其重要的作用，因此对拉索的受力状况进行监测具有重要意义。
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，其组成的监测系统可以不受强磁场、高电压、大电流干扰；而且光纤本身比较柔软纤细，能方便地植入到应用环境中。
利用光纤光栅传感器，可通过以下两种方式实现对拉索应力应变的监测。
1)在拉索锚杯上设置光纤光栅传感器，通过传感器监测到的应变计算索力。如专利CN201943002U公开一种用于斜拉桥的可测索力拉索，在锚具中设置光纤光栅传感器。由于光纤光栅传感器靠近安装检测的接口，可以较方便的完成光纤维护。但是缺点是光纤光栅传感器不位于敏感的变形部位，测量的数据误差较大。
2)在拉索敏感变形部位，通过一定方法，将光纤光栅与拉索耦合在一起，通过光纤光栅监测到敏感部的应变计算索力，解决监测精准的问题。如专利CN200992682Y公开一种植入光纤光栅纤维增强智能筋的冷铸墩头锚拉索，拉索中设置有光纤光栅传感器的智能筋，通过光纤光栅监测到的应变计算索力。但是至于存活率问题，其使用寿命一般小于拉索的使用寿命，在智能筋发生失准或达到使用寿命时，将影响拉索全生命周期的监测。拉索一般较长，其内部智能筋不能实现更换。
发明内容
针对上述现有缺陷，本发明提供了一种可更换光纤光栅智能筋的拉索及其智能筋更换方法，在智能筋发生失准或达到使用寿命时，可对智能筋进行单独更换，而不需要更换整根拉索，降低了经济成本，提高了智能拉索的使用寿命，并实现拉索全生命周期的健康监测。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种可更换光纤光栅智能筋的拉索，包括智能筋、预应力筋、护套管，所述智能筋上耦合有光纤光栅传感器，智能筋以间隙配合的方式设置在护套管内，智能筋和护套管通过与预应力筋扭绞形成拉索的预应力束，所述预应力束外部包覆有缠包带，缠包带外部套设有HDPE护套。
具体的，所述护套管呈分段式设置，所述光纤光栅传感器被覆盖在分段式的护套管内部。
具体的，所述智能筋与护套管设置在预应力束的中间。
采用上述光纤光栅智能筋的拉索的智能筋更换方法，具体如下：
S1：在拉索的一端，将新智能筋与原智能筋连接；
S2：在拉索另外一端的锚具前端面依次安装第一锚板、第一夹片、限位板、千斤顶、第二锚板、第二夹片，第一夹片与第二夹片分别通过与第一锚板和第二锚板锥面配合夹持和松开原智能筋，千斤顶固定在地面上，第一锚板安装在锚具前端面上，第二锚板与千斤顶的顶杆连接；
S3：给千斤顶施加张拉力，千斤顶的顶杆带动前端的第二锚板和第二夹片向前移动，第二夹片夹持原智能筋也向前移动，限位板通过限制千斤顶后端的第一夹片移动使其不夹持原智能筋；
S4：当千斤顶达到张拉行程时，其活塞回程，第一夹片开始夹持原智能筋，活塞回程结束后，千斤顶重新开始施加张拉力，带动前端的第二锚板、第二夹片向前移动，前端第二夹片夹持原智能筋向前移动，这样原智能筋不断向外拔出，新智能筋随着原智能筋向前移动，进入拉索的护套管内；
S5：千斤顶反复多次张拉，直至新智能筋伸出锚具前端面，完成新智能筋的更换。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在智能筋外设置有护套管，护护套管可以保护智能筋，同时为智能筋的更换提供条件，确保智能筋更换时能顺利拔出和安装。通过智能筋外部设置护套管，与应力筋扭绞之后形成应力束智能筋可布置在拉索的中心至边缘的任意一根预应力筋的位置或空隙上，可从护套管内拔出和更换，在智能筋发生失准或达到使用寿命时，可对智能筋进行单独更换，而不需要更换整根拉索，降低了经济成本，提高了智能拉索的使用寿命，并实现拉索全生命周期的健康监测。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例1拉索的截面图。
图3为本发明实施例2拉索的截面图。
图4为本发明实施例3拉索的截面图。
图5为本发明实施例中A处的放大示意图。
图6为本发明实施例中B处的放大示意图。
图7为本发明实施例智能筋更换示意图。
图8为本发明实施例智能筋更换时千斤顶回程时的示意图。
图9为本发明实施例智能筋更换时千斤顶张拉时的示意图。
图中，1-智能筋；2-光纤光栅传感器；3-护套管；4-预应力筋；5-缠包带；6-HDPE护套；7-拉索；8-第一夹片；9-第一锚板；10-千斤顶；11-限位板；12-第二锚板；13-第二夹片；101-原智能筋；102-新智能筋。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、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1
如附图1、附图2、附图6所示，一种可更换光纤光栅智能筋的拉索：包括智能筋1、预应力筋4、护套管3。预应力筋4为拉索7提供主要的拉力。将预应力筋4内位于非中心的一根预应力筋4替换为智能筋1，在智能筋1上耦合有光纤光栅传感器2，智能筋1的外径小于护套管3的内径，智能筋1以间隙配合的方式设置在护套管3内，智能筋1和护套管3通过与预应力筋4扭绞形成拉索1的预应力束，预应力筋4和智能筋1组成的预应力束外部设置有缠包带5，缠包带5外部挤塑HDPE护套6。
智能筋1以间隙配合的方式设置在护套管3内，护套管3与预应力筋4扭绞成拉索1的预应力束，使得智能筋1能够以较小的螺旋角度固定在护套管3内；光纤光栅传感器2以耦合的方式设置在智能筋1上，具体可以是在智能筋1上开设凹槽，通过胶黏剂将光纤光栅传感器2放入凹槽内固定。该智能拉索在服役过程中通过光纤光栅传感器2，能够感知索体敏感受力部位的情况，护套管3具有保护光纤光栅传感器2的作用，具有稳定性、耐久性好的效果；而且当在智能筋1发生失准或达到使用寿命时，可从护套管3内拔出智能筋1实现对智能筋1进行单独更换，而不需要更换整根拉索7，降低了经济成本。
作为本实施例的优选方案，护套管3呈分段式设置，光纤光栅传感器2被覆盖在分段式的护套管3内部。由于索体长度较长，采购运输不便，且成盘运输中护套管3会发生变形。通过分段设置减少了护套管3在运输过程的变形。
实施例2
如附图1、附图3、附图6所示，作为实施例1的一种变换，本实施例可更换光纤光栅智能筋的拉索与实施例1的不同之处在于：将拉索7的中心预应力筋束位置的应力筋替换为智能筋1，智能筋1与护套管3位于在预应力束的中间，智能筋1上耦合有光纤光栅传感器2，智能筋1以间隙配合的方式设置在护套管3内，智能筋1和护套管3通过与预应力筋4扭绞形成拉索1的预应力束，预应力束外部包覆有缠包带5，缠包带5外部挤塑有HDPE护套6。通过把智能筋1设置在预应力束的中间，在更换智能筋1时更省力。
实施例3
如附图4、附图5所示，作为实施例1的一种变换，本实施例可更换光纤光栅智能筋的拉索与实施例1的不同之处在于：在拉索预应力筋4之间空隙处设置智能筋1，智能筋1上耦合有光纤光栅传感器2，智能筋外部设置有护套管3，预应力筋4和智能筋1组成的预应力束外部设置有缠包带5，缠包带5外部挤塑HDPE护套6。此设置的智能筋1直径与护套管3的直径比预应力筋的直径小，可以适用预应力筋4较大，数量较少的情况。
上述实施例中，光纤光栅智能筋的拉索的智能筋更换方法如图7-9所示，包括以下步骤：
S1：在拉索7的一端，将新智能筋102与原智能筋101连接；
S2：在拉索7另外一端的锚具前端面依次安装第一锚板9、第一夹片8、限位板11、千斤顶10、第二锚板12、第二夹片13，第一夹片8与第二夹片13分别通过与第一锚板9和第二锚板12锥面配合夹持和松开原智能筋101，千斤顶10固定在地面上，第一锚板9安装在锚具前端面上，第二锚板12与千斤顶10的顶杆连接；
S3：给千斤顶10施加张拉力，千斤顶10的顶杆带动前端的第二锚板12和第二夹片13向前移动，第二夹片13夹持原智能筋101也向前移动，限位板11通过限制千斤顶10后端的第一夹片8移动使其不夹持原智能筋101；
S4：当千斤顶10达到张拉行程时，其活塞回程，第一夹片8开始夹持原智能筋101，活塞回程结束后，千斤顶10重新开始施加张拉力，带动前端的第二锚板12、第二夹片13向前移动，前端第二夹片13夹持原智能筋101向前移动，这样原智能筋101不断向外拔出，新智能筋102随着原智能筋101向前移动，进入拉索7的护套管3内；
S5：千斤顶10反复张拉，直至新智能筋102伸出锚具前端面，完成新智能筋102的更换。
虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，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，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种可更换光纤光栅智能筋的拉索，其特征在于：包括智能筋(1)、预应力筋(4)、护套管(3)，所述智能筋(1)上耦合有光纤光栅传感器(2)，智能筋(1)以间隙配合的方式设置在护套管(3)内，护套管(3)通过与预应力筋(4)扭绞形成拉索(1)的预应力束，所述预应力束外部包覆有缠包带(5)，缠包带(5)外部套设有HDPE护套(6)。
2.根据权利要求1所述的一种可更换光纤光栅智能筋的拉索，其特征在于：所述护套管(3)呈分段式设置，所述光纤光栅传感器(2)被覆盖在分段式的护套管(3)内部。
3.根据权利要求1所述的一种可更换光纤光栅智能筋的拉索，其特征在于：所述护套管(3)设置在预应力束的中间。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的光纤光栅智能筋的拉索的智能筋更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在拉索(7)的一端，将新智能筋(102)与原智能筋(101)连接；
S2：在拉索(7)另外一端的锚具前端面依次安装第一锚板(9)、第一夹片(8)、限位板(11)、千斤顶(10)、第二锚板(12)、第二夹片(13)，第一夹片(8)与第二夹片(13)分别通过与第一锚板(9)和第二锚板(12)锥面配合夹持和松开原智能筋(101)，千斤顶(10)固定在地面上，第一锚板(9)安装在锚具前端面上，第二锚板(12)与千斤顶(10)的顶杆连接；
S3：给千斤顶(10)施加张拉力，千斤顶(10)的顶杆带动前端的第二锚板(12)和第二夹片(13)向前移动，第二夹片(13)夹持原智能筋(101)也向前移动，限位板(11)通过限制千斤顶(10)后端的第一夹片(8)移动使其不夹持原智能筋(101)；
S4：当千斤顶(10)达到张拉行程时，其活塞回程，第一夹片(8)开始夹持原智能筋(101)，活塞回程结束后，千斤顶(10)重新开始施加张拉力，带动前端的第二锚板(12)、第二夹片(13)向前移动，前端第二夹片(13)夹持原智能筋(101)向前移动，这样原智能筋(101)不断向外拔出，新智能筋(102)随着原智能筋(101)向前移动，进入拉索(7)的护套管(3)内；
S5：千斤顶(10)反复张拉，直至新智能筋(102)伸出锚具前端面，完成新智能筋(102)的更换。
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2019
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