CN117405154A - 一种超长智能复合密闭索及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于建筑桥梁结构健康监测技术领域，提供了一种超长智能复合密闭索，包括：传感筋，所述传感筋包括光纤光栅传感元件和传感筋纤维筋体；所述传感筋沿其长度方向分为n个索段，每个所述索段均包括传感段、隔离区和连接区，所述传感段中设置有测点；隔离区的长度不小于1米，连接区的长度不小于0.5米；隔离区范围内的光纤光栅传感元件表面涂抹不可溶隔离剂；隔离区范围内的纤维筋体的外表面制作成定位区。在制作过程中，先制作一根超长的智能复合密闭索，然后再通过切割和传感器定位等步骤，依据密闭索设计长度，实现一次性制作多根同断面尺寸的智能复合密闭索，提高了智能复合密闭索的生产效率。
Description
技术领域
本发明属于建筑桥梁结构健康监测技术领域，尤其涉及一种超长智能复合密闭索及其制备方法。
背景技术
密闭索是一种研发时间较晚，但发展较快且科技含量高的新型拉索。因其具有高防腐性、高防火性、摩擦系数大和放退扭性等优点，已经被日益广泛地应用于高铁站房、体育场馆、大型会展中心等大跨索结构。作为一种新型的、具有广泛应用前景的拉索，密闭索的索力监测受到了结构工程师的关注。
现阶段密闭索的索力监测仍采用压力环、卡箍应变计、磁通量传感器等传统外置传感器方法，监测精度低且影响密闭索索体受力与外观。将监测传感器融入索体，与索体同时制作，形成具有自感知性能的监测受力一体化的智能复合密闭索，是解决上述密闭索的索力监测问题的最佳技术。
目前，智能复合密闭索主要采用内置光纤光栅的纤维复合筋替换传统密闭索中心丝的结构形式。由于复合智能密闭索的研制历史较短，至今尚无可以用于量产的制索方法。现有的实验用密闭索的制索方法为单根捻制方法，即首先依据设计索长生产纤维复合筋并在纤维复合筋两端额外预留长度不小于1米的光纤光栅段，然后以纤维复合筋作为中心丝，以圆形钢丝作为内层钢丝、Z型钢丝作为外层钢丝逐层捻制形成索体。上述制索方法每次只能依据设计索长捻制单根智能拉索，主要用于实验室制作单根实验用的短索或小批量生产商品索，无法像普通封闭索那样先连续捻制一根超长密闭索，然后再依据所需设计索长对超长索分段切割制作单根索。这使得智能索的生产效率偏低，产量无法满足未来日益增长的市场需求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种超长智能复合密闭索及其制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种超长智能复合密闭索，包括：
传感筋，所述传感筋包括设置于内层的光纤光栅传感元件和设置于外层的传感筋纤维筋体；
所述传感筋沿其长度方向分为n个索段，每个所述索段均包括传感段、隔离区和连接区，所述传感段中设置有测点；
每个所述索段对应每条标准智能密闭索的测点要求；
隔离区的长度不小于1米，连接区的长度不小于0.5米；
隔离区范围内的光纤光栅传感元件表面涂抹不可溶隔离剂；
隔离区范围内的纤维筋体的外表面制作成定位区，定位标识采用每0.2m喷涂不同颜色的色环并绘制沿传感筋长度方向的定位标尺。
进一步的技术方案，所述传感段与隔离区之间，以及不同的索段之间的连接区内的光纤光栅传感元件采用一体成型或熔接的方式连接。
进一步的技术方案，还包括：超长智能密闭索本体，所述超长智能密闭索本体包括锚具和索体，且所述锚具设置于索体的两端，所述索体包括设置于内层的索段和包裹捻制在外层的多层钢丝。
进一步的技术方案，所述超长智能密闭索本体可用于制作n条标准智能密闭索，且所述标准智能密闭索也包括锚具和索体。
进一步的技术方案，所述锚具的材料为热铸合金。
本发明实施例的另一目的在于，一种超长智能复合密闭索的制备方法，基于上述的超长智能复合密闭索，包括以下步骤：
步骤1、根据设计方案，确定n条同断面尺寸的标准智能密闭索的设计参数，每条标准智能密闭索的设计参数包括：索长、直径和测点位置；
步骤2、依据每条标准智能密闭索的设计参数，确定各索段的设计参数，进而制作一根满足n条单根索段各自测点要求的传感筋；制作时，内层的光纤光栅传感元件在传感筋的两端分别额外预留出不少于1m的长度；
步骤3、将传感筋放入索体捻制设备，捻制成超长智能密闭索本体；捻制前，将传感筋两端预留的光纤光栅传感元件连接光纤栅解调仪，用于监测传感筋在捻制过程中的受力情况；在捻制过程中，当捻制到各索段的连接区时，可在连接区外侧的索体外表同位置处制作连接区索体标记，用以标记连接区的范围；
步骤4、在索体两端的连接区索体标记位置处，沿索段逐步拨开外层钢丝直至露出索体两端连接区和定位区的传感筋纤维筋体；
步骤5、剥离定位区的传感筋纤维筋体直至露出隔离区的光纤光栅传感元件，对光纤光栅传感元件进行相应保护制作成传输跳线；
步骤6、依据设计资料确定超长智能密闭索本体两端锚具的位置及锚固长度；
步骤7、在超长智能密闭索本体的两侧锚具部分进行分丝、清洗和安装锚具，锚具安装完成后，在传输跳线外侧逐层套隔热阻燃套管和二层隔热阻燃管，并在最外侧套钢制保护管；
步骤8、依据设计资料和步骤5中索体的两端定位区内传感筋体剩余长度，定位超长智能密闭索本体内所有测点的具体位置；
步骤9、完成两端锚具的浇筑和自然冷却工作。
步骤10、将超长智能密闭索本体放在卧式拉力试验机上进行拉伸试验，通过预张拉以消除超长智能密闭索本体内的非弹性变形，并在一定拉力状态下获取精准索长；放松后再进行超张拉标定，完成超长智能密闭索本体的标定工作；张拉均采用阶段加载方式，超长智能密闭索两端连接光纤光栅解调仪，监测整个张拉过程；在各张拉阶段，依据超长智能密闭索本体内所有测点的测量值，当监测数据异常增加或异常抖动时，需及时检查超长智能密闭索本体的状态，调整张拉参数必要时停止张拉工作；
步骤11、在连接区索体标记位置处，将一体捻制的超长智能密闭索本体的索体切割成独立索段，用于制作多条标准智能密闭索；根据各段标准智能密闭索的设计资料，重复步骤4-11，完成所有标准智能密闭索的制作。
进一步的技术方案，在所述步骤3中，所述连接区索体标记的标记方式包括但不限于喷涂色环，所做标记应确保在通过捻制后仍清晰可见，如有破损可在捻制后原标记处重新标记。
进一步的技术方案，在所述步骤5中，剥离定位区的过程中，不能将定位区内的传感筋纤维筋体全部剥离，至少保留0.2m的色环用于后续定位使用。
本发明实施例提供的一种超长智能复合密闭索及其制备方法，其有益效果如下：
(1)将智能复合密闭索的制索方法由现在的单根捻制方法，提升为连续捻制，提高了复合密闭索的生产效率；
(2)实现超长智能复合密闭索捻制及张拉全过程监测，用于改进捻制工艺参数、提高张拉质量、降低断丝率以及提高传感筋成活率；
(3)利用定位区的定位标志，提高了智能复合密闭索内设计测点的定位精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种超长智能复合密闭索的结构示意图；
图2为传感筋断面与索体断面的结构示意图；
图3为传输跳线位置结构示意图。
附图中：传感筋01；光纤光栅传感元件011；传感筋纤维筋体012；索段02；隔离区11；连接区12；传感段13；测点14；定位区15；色环151；定位标尺152；传输跳线03；多层钢丝04；光纤光栅解调仪05；标准智能密闭索101；超长智能密闭索本体102；锚具103；索体104；连接区索体标记105；钢制保护管20；隔热阻燃套管21；二层隔热阻燃管22。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种超长智能复合密闭索，包括：
传感筋01，所述传感筋01包括设置于内层的光纤光栅传感元件011和设置于外层的传感筋纤维筋体012；
所述传感筋01沿其长度方向分为n个索段02，每个所述索段02均包括传感段13、隔离区11和连接区12，所述传感段13中设置有测点14；
每个所述索段02对应每条标准智能密闭索101的测点要求；
所述传感段13的长度，以及测点14的数量和位置依据所在标准智能密闭索101的设计要求确定；
隔离区11的长度不小于1米，连接区12的长度不小于0.5米；
隔离区11范围内的光纤光栅传感元件011表面涂抹不可溶隔离剂，其功能是使隔离区11的传感筋01内的光纤光栅传感元件011与外包的传感筋纤维筋体012之间脱离，在捻制和张拉等过程中不发生力的传递，且在捻制完成后，各索段02接线时可以顺利分离光纤光栅传感元件011与传感筋纤维筋体012，从而提高超长的传感筋01的合格率；
隔离区11范围内的纤维筋体012的外表面制作成定位区15，定位标识可采用每0.2m喷涂不同颜色的色环151并绘制沿筋长度方向的定位标尺152，通过不同色环151和定位标尺152相对于测点14的相对位置，以及设计索长，可确定测点14与锚具103的位置并完成精准下料。
作为本发明的一种优选实施例，所述传感段13与隔离区11之间，以及不同的索段02之间的连接区12内的光纤光栅传感元件011采用一体成型或熔接的方式连接。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，还包括超长智能密闭索本体102，所述超长智能密闭索本体102包括锚具103和索体104，且所述锚具103设置于索体104的两端，所述索体104包括设置于内层的索段02和包裹捻制在外层的多层钢丝04。
在本发明实施例中，所述超长智能密闭索本体102可以用于制作n条标准智能密闭索101，且所述标准智能密闭索101也包括锚具103和索体104。
本发明一个实施例提供的一种超长智能复合密闭索的制备方法，基于上述的超长智能复合密闭索，包括以下步骤：
步骤1、根据设计方案，确定n条同断面尺寸的标准智能密闭索101的设计参数，每条标准智能密闭索101的设计参数包括：索长、直径和测点位置等；
步骤2、依据每条标准智能密闭索101的设计参数，确定各索段02的设计参数，进而制作一根满足n条单根索段02各自测点要求的传感筋01；制作时，内层的光纤光栅传感元件011在传感筋01的两端分别额外预留出不少于1m的长度，用于捻制过程中连接光纤光栅解调仪05采集数据；
步骤3、将传感筋01放入索体捻制设备，捻制成超长智能密闭索本体102；捻制前，将传感筋01两端预留的光纤光栅传感元件011连接光纤栅解调仪05，用于监测传感筋01在捻制过程中的受力情况；在捻制过程中，当捻制到各索段02的连接区12时，可以在连接区12外侧的索体104外表同位置处制作连接区索体标记105，用以标记连接区12的大致范围；
步骤4、在索体104两端的连接区索体标记105位置处，沿索段02逐步拨开外层钢丝04直至露出索体104两端连接区12和定位区15的传感筋纤维筋体012；
步骤5、剥离定位区15的传感筋纤维筋体012直至露出隔离区11的光纤光栅传感元件011，对光纤光栅传感元件011进行相应保护制作成传输跳线03；
步骤6、依据设计资料确定超长智能密闭索本体102两端锚具103的位置及锚固长度；
步骤7、在超长智能密闭索本体102的两侧锚具103部分进行分丝、清洗和安装锚具103，锚具安装完成后，在传输跳线03外侧逐层套隔热阻燃套管21、二层隔热阻燃管22，并在最外侧套钢制保护管20；
步骤8、依据设计资料和步骤5中索体104两端定位区15内传感筋体剩余长度，定位超长智能密闭索本体102内所有测点14的具体位置；
步骤9、完成两端锚具103的浇筑和自然冷却工作，锚具103优选热铸合金。
步骤10、将超长智能密闭索本体102放在卧式拉力试验机上进行拉伸试验，通过预张拉以消除超长智能密闭索本体102内的非弹性变形，并在一定拉力状态下获取精准索长；放松后再进行超张拉标定，完成超长智能密闭索本体102的标定工作；张拉均采用阶段加载方式，超长智能密闭索102两端连接光纤光栅解调仪05，监测整个张拉过程；在各张拉阶段，依据超长智能密闭索本体102内所有测点14的测量值，当监测数据异常增加或异常抖动时，需及时检查超长智能密闭索本体102的状态，调整张拉参数必要时停止张拉工作；
步骤11、在连接区索体标记105位置处，将一体捻制的超长智能密闭索本体102的索体104切割成独立索段02，用于制作多条标准智能密闭索101；根据各段标准智能密闭索101的设计资料，重复步骤4-11，完成所有标准智能密闭索101的制作。
作为本发明的一种优选实施例，在所述步骤3中，所述连接区索体标记105的标记方式包括但不限于喷涂色环，所做标记应确保在通过捻制后仍清晰可见，如有破损可在捻制后原标记处重新标记。
作为本发明的一种优选实施例，在所述步骤5中，剥离定位区15的过程中，不能将定位区15内的传感筋纤维筋体012全部剥离，至少保留0.2m的色环用于后续定位使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超长智能复合密闭索，其特征在于，包括：
传感筋，所述传感筋包括设置于内层的光纤光栅传感元件和设置于外层的传感筋纤维筋体；
所述传感筋沿其长度方向分为n个索段，每个所述索段均包括传感段、隔离区和连接区，所述传感段中设置有测点；
每个所述索段对应每条标准智能密闭索的测点要求；
隔离区的长度不小于1米，连接区的长度不小于0.5米；
隔离区范围内的光纤光栅传感元件表面涂抹不可溶隔离剂；
隔离区范围内的纤维筋体的外表面制作成定位区，定位标识采用每0.2m喷涂不同颜色的色环并绘制沿传感筋长度方向的定位标尺。
2.根据权利要求1所述的超长智能复合密闭索，其特征在于，所述传感段与隔离区之间，以及不同的索段之间的连接区内的光纤光栅传感元件采用一体成型或熔接的方式连接。
3.根据权利要求1所述的超长智能复合密闭索，其特征在于，还包括：超长智能密闭索本体，所述超长智能密闭索本体包括锚具和索体，且所述锚具设置于索体的两端，所述索体包括设置于内层的索段和包裹捻制在外层的多层钢丝。
4.根据权利要求3所述的超长智能复合密闭索，其特征在于，所述锚具的材料为热铸合金。
5.一种超长智能复合密闭索的制备方法，基于上述权利要求3和4任一项所述的超长智能复合密闭索，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据设计方案，确定n条同断面尺寸的标准智能密闭索的设计参数，每条标准智能密闭索的设计参数包括：索长、直径和测点位置；
步骤2、依据每条标准智能密闭索的设计参数，确定各索段的设计参数，进而制作一根满足n条单根索段各自测点要求的传感筋；制作时，内层的光纤光栅传感元件在传感筋的两端分别额外预留出不少于1m的长度；
步骤3、将传感筋放入索体捻制设备，捻制成超长智能密闭索本体；捻制前，将传感筋两端预留的光纤光栅传感元件连接光纤栅解调仪，用于监测传感筋在捻制过程中的受力情况；在捻制过程中，当捻制到各索段的连接区时，可在连接区外侧的索体外表同位置处制作连接区索体标记，用以标记连接区的范围；
步骤4、在索体两端的连接区索体标记位置处，沿索段逐步拨开外层钢丝直至露出索体两端连接区和定位区的传感筋纤维筋体；
步骤5、剥离定位区的传感筋纤维筋体直至露出隔离区的光纤光栅传感元件，对光纤光栅传感元件进行相应保护制作成传输跳线；
步骤6、依据设计资料确定超长智能密闭索本体两端锚具的位置及锚固长度；
步骤7、在超长智能密闭索本体的两侧锚具部分进行分丝、清洗和安装锚具，锚具安装完成后，在传输跳线外侧逐层套隔热阻燃套管和二层隔热阻燃管，并在最外侧套钢制保护管；
步骤8、依据设计资料和步骤5中索体的两端定位区内传感筋体剩余长度，定位超长智能密闭索本体内所有测点的具体位置；
步骤9、完成两端锚具的浇筑和自然冷却工作；
步骤10、将超长智能密闭索本体放在卧式拉力试验机上进行拉伸试验，通过预张拉以消除超长智能密闭索本体内的非弹性变形，并在一定拉力状态下获取精准索长；放松后再进行超张拉标定，完成超长智能密闭索本体的标定工作；张拉均采用阶段加载方式，超长智能密闭索两端连接光纤光栅解调仪，监测整个张拉过程；在各张拉阶段，依据超长智能密闭索本体内所有测点的测量值，当监测数据异常增加或异常抖动时，则对超长智能密闭索本体的状态进行检查，调整张拉参数或停止张拉工作；
步骤11、在连接区索体标记位置处，将一体捻制的超长智能密闭索本体的索体切割成独立索段，用于制作多条标准智能密闭索；根据各段标准智能密闭索的设计资料，重复步骤4-11，完成所有标准智能密闭索的制作。
6.根据权利要求5所述的超长智能复合密闭索的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述连接区索体标记的标记方式包括但不限于喷涂色环，所做标记应确保在通过捻制后仍清晰可见，如有破损，需在捻制后原标记处重新标记。
7.根据权利要求5所述的超长智能复合密闭索的制备方法，其特征在于，在所述步骤5中，剥离定位区的过程中，不能将定位区内的传感筋纤维筋体全部剥离，至少保留0.2m的色环用于后续定位使用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311358632.0A CN117405154A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种超长智能复合密闭索及其制备方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311358632.0A CN117405154A (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种超长智能复合密闭索及其制备方法 |
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| CN117405154A true CN117405154A (zh) | 2024-01-16 |
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2023
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