CN1779067A - 光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 - Google Patents
光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1779067A CN1779067A CNA2004100440578A CN200410044057A CN1779067A CN 1779067 A CN1779067 A CN 1779067A CN A2004100440578 A CNA2004100440578 A CN A2004100440578A CN 200410044057 A CN200410044057 A CN 200410044057A CN 1779067 A CN1779067 A CN 1779067A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- drag
- grating
- line
- grating sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
- D07B1/14—Ropes or cables with incorporated auxiliary elements, e.g. for marking, extending throughout the length of the rope or cable
- D07B1/145—Ropes or cables with incorporated auxiliary elements, e.g. for marking, extending throughout the length of the rope or cable comprising elements for indicating or detecting the rope or cable status
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B2201/00—Ropes or cables
- D07B2201/20—Rope or cable components
- D07B2201/2095—Auxiliary components, e.g. electric conductors or light guides
- D07B2201/2096—Light guides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B2301/00—Controls
- D07B2301/55—Sensors
- D07B2301/5531—Sensors using electric means or elements
- D07B2301/5577—Sensors using electric means or elements using light guides
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
- D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
- D07B2501/00—Application field
- D07B2501/20—Application field related to ropes or cables
- D07B2501/2015—Construction industries
- D07B2501/203—Bridges
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
Abstract
本发明提供的是一种光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索。它包括由纤维增强筋和含光纤光栅传感器的纤维增强筋组成的拉索,含光纤光栅传感器的纤维增强筋分布于纤维增强筋中,在拉索外覆盖护套,拉索的端部带有锚头。本发明将光纤光栅、纤维增强筋与拉索有机结合,使在具有纤维增强的高强度、轻质量、耐蠕变、耐腐蚀等特性外,具备了光纤光栅的所有优点。可广泛用于斜拉桥、悬索桥、吊杆拱桥、缆索等需要拉索构件的工程结构。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种用于系杆拱桥、斜拉桥、悬索桥、缆索等拉索体系的智能拉索,具体地说是一种高强度、轻质量、耐疲劳、耐腐蚀且具有在线实时监测功能的拉索。
(二)背景技术
斜拉桥的拉索、系杆拱桥的吊杆、悬索桥和索道的缆索等构件是桥梁、索道等结构的核心构件,素有“生命线”之称。由于环境的影响,当前的钢丝拉索容易生锈腐蚀、疲劳损伤,服役期往往比预先设计的短得多。近几年来,拉索的断损和换索的事例,国内外时有发生。拉索的换索费用是很高的,一般在原桥总造价的一倍以上,为原拉索造价的数十倍。如德国KohibrandEstuary桥,建成3年后换索,耗资6000万美元,为原造价的4倍。可以说,拉索的损伤将会造成经济上的巨大损失,甚至会给人类带来巨大的灾难,因此如何开发新型拉索是一个极其重要且迫需解决的课题。
另一方面,如何实现对拉索长期工作状态的实时监测,确保使用期内拉索安全运行,也是拉索技术发展的关键。目前对索的受力测试和损伤评价主要采用加速度测试、腐蚀检测、磁圈检测等技术,这些技术存在精度低、可操作性差、受干扰影响大、稳定性差、不能实现在线实时监测等缺点。因此,拉索的受力测试和损伤评估亟需可靠的测试手段和技术。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种具有智能特性的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索。
本发明的目的是这样实现的:它包括由纤维增强筋和含光纤光栅传感器的纤维增强筋组成的拉索,含光纤光栅传感器的纤维增强筋分布于纤维增强筋中,在拉索外覆盖护套,拉索的端部带有锚头。
本发明还可以包括这样一些结构特征:
1、在含光纤光栅传感器的纤维增强筋中设置的光线光栅传感器包括监测光纤光栅传感器和温度补偿光纤光栅传感器,其中温度补偿光纤光栅悬空封装在金属毛细管中。
2、含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头端部引出,其锚头端部开有预留孔。
3、含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头导管上引出,其导管上开有预留孔。
4、在引出信号传输光纤的预留孔处设置有保护盒。
5、含光纤光栅传感器的纤维增强筋在拉索截面中间及周向布置。
纤维增强复合材料具有轻质、高强、不锈蚀、耐腐蚀、耐疲劳等优异性能,是新型拉索体系能胜任的材料。
近期发展起来的光纤光栅传感技术为实现拉索在线实时监测目的提供了良好的技术手段,能满足现在拉索监测的高精度和长期性的技术要求。
本发明结合纤维增强筋的物理力学特性、光纤布拉格光栅的感知特性和拉索的受力特点研制开发的光纤光栅纤维增强智能索。
光纤光栅测试技术是基于波长信息的绝对测量技术。由于光纤光栅具有波长选择性、与光纤系统兼容、插入损耗低、结构简单、体积小、成本低廉等特性,其突出的优点是:能避免电磁场的干扰,电绝缘性好;不受潮湿环境影响;耐久性好,具有抵抗包括高温(小于600℃)在内的各种恶劣环境及化学侵蚀的能力,具有承受振动和冲击的能力;质量轻、体积小、对结构影响小、易于布置;既可以实现点测量,也可以实现分布式测量;绝对测量;节省线路,只用一根线就可以传送结构状态信号;信号、数据可多路传输,便于与计算机连接,单位长度上信号衰减小;灵敏度高,精度高;频带宽,信噪比高等。目前,光纤光栅传感器已经广泛用于土木工程、航空航天、石油化工、医学、环境工程等领域。
纤维增强筋具有强度高、质量轻、耐蠕变、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能,而且容易加工成型,能很方便地埋入光纤光栅传感器。
本发明将光纤光栅、纤维增强筋与拉索有机结合,使在具有纤维增强的高强度、轻质量、耐蠕变、耐腐蚀等特性外,具备了光纤光栅的所有优点:如传感精度高(可达1~2με)、抗电磁干扰、准分布式传感、绝对测量、稳定性与耐久性好等,可以方便地掌握拉索在施工和服役期间的受力情况,从而可以指导拉索的预应力张拉与施工,并为服役拉索的损伤识别和换索决策提供直接的信息。通过内外周向布置光纤光栅可以方便把握拉索内部筋的受力不均情况。这种智能拉索是光纤光栅的一种优良封装保护,克服了裸光纤光栅难以适应拉索结构粗放式施工的要求,并充分发挥光纤光栅的优良传感器性能。此外,智能拉索可以根据工程实际需要,切割成任意长度,将传输光缆引出即可。这种拉索使用非常方便,特别适于产业化生产。
本发明结合纤维增强筋复合材料的力学性能、拉索受力特点和光纤布拉格光栅的感知特性研制开发的光纤光栅纤维增强智能索,可广泛用于斜拉桥、悬索桥、吊杆拱桥、缆索等需要拉索构件的工程结构。
(四)附图说明
图1是本发明的含光纤光栅传感器的纤维增强筋的示意图;
图2是本发明的一种实施方案的截面示意图;
图3是本发明的实施方案的光纤光栅布置示意图;
图4和图5是本发明的两种信号传输光纤的引出部位结构示意图;
图6是图1的剖视图。
(五)具体实施方案
下面结合附图举例对本发明作更详细的描述:
结合图2,光纤光栅智能拉索的组成包括由含光纤光栅传感器的纤维增强筋2和纤维增强筋3组合成型的拉索,拉索外覆盖护套4。拉索的端部带有锚头。同时结合图1和图7,含光纤光栅传感器的纤维增强筋中埋有光纤光栅传感器1。同时结合图3,在含光纤光栅传感器的纤维增强筋中设置的光线光栅传感器包括监测光纤光栅传感器6和温度补偿光纤光栅传感器7,其中温度补偿光纤光栅悬空封装在金属毛细管8中。结合图5和图6,拉索端部的锚头可以有两种形式:一种是含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头端部引出,其锚头端部开有预留孔9,在引出信号传输光纤的预留孔处设置有保护盒10;另一种是含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头导管11上引出,其导管上开有预留孔9,在引出信号传输光纤的预留孔处设置有保护盒10。含光纤光栅传感器的纤维增强筋在拉索截面中间及周向布置。
本发明的产品可以采用下述方法来制作:
1)计算拉索纤维增强筋2的下料长度,确定光纤光栅传感器在拉索长度方向上的位置,并计算出口光缆的最小长度,然后将合适长度的光纤光栅1跟纤维一起牵拉,采用热挤法制成含光纤光栅的纤维增强筋2。考虑到拉索服役监测期间的温度影响,在布设的光纤光栅6、7中让其中一个悬空,只感受温度信息,用作温度补偿。必须注意的是:温度补偿用光栅7必须置于毛细金属管8内,并悬空,使其处于自由伸缩状态。
2)采用热挤法制作纤维增强筋3,并按需要截断;
3)根据埋入光纤光栅纤维增强筋在拉索横断面的优化布置图(见图2),将埋入光纤光栅的纤维增强筋2跟纤维增强筋3组合编制成正六边形或缺角正六边形的拉索。
3)将编制好的拉索,通过热挤高密度聚乙烯防护或加其它护套4防护,形成智能拉索5。
4)在拉索加锚具成套处理时,将信号传输光缆1从拉索中引出,并与光纤跳线连接。传输光缆可以从锚端部导管引出。它们可以分别用下述方法实现:
针对从锚头引出情况,首先在锚头开预留孔9,然后将传输光纤1引出,并置于预制的保护盒10内即可;
针对从导管引出情况,预先在导管11上开预留孔9,引出光缆1,并用保护盒10进行保护。待实测时,将信号传输光缆1引出即可。
智能拉索服役期间状态评定:采用校验系数来评定拉索的使用状态
正常使用情况下,校验系数小于1,并且越小越安全;当校验系数接近或大于等于1时,认为拉索达到了极限状态。
Claims (9)
1、一种光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:它包括由纤维增强筋和含光纤光栅传感器的纤维增强筋组成的拉索,含光纤光栅传感器的纤维增强筋分布于纤维增强筋中,在拉索外覆盖护套,拉索的端部带有锚头。
2、根据权利要求1所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:在含光纤光栅传感器的纤维增强筋中设置的光线光栅传感器包括监测光纤光栅传感器和温度补偿光纤光栅传感器,其中温度补偿光纤光栅悬空封装在金属毛细管中。
3、根据权利要求1或2所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头端部引出,其锚头端部开有预留孔。
4、根据权利要求1或2所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:含光纤光栅传感器的纤维增强筋的信号传输光纤从锚头导管上引出,其导管上开有预留孔。
5、根据权利要求3所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:在引出信号传输光纤的预留孔处设置有保护盒。
6、根据权利要求4所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:在引出信号传输光纤的预留孔处设置有保护盒。
7、根据权利要求1、2、5或6所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:含光纤光栅传感器的纤维增强筋在拉索截面中间及周向布置。
8、根据权利要求3所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:含光纤光栅传感器的纤维增强筋在拉索截面中间及周向布置。
9、根据权利要求4所述的光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索,其特征是:含光纤光栅传感器的纤维增强筋在拉索截面中间及周向布置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100440578A CN100335714C (zh) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | 光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2004100440578A CN100335714C (zh) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | 光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1779067A true CN1779067A (zh) | 2006-05-31 |
CN100335714C CN100335714C (zh) | 2007-09-05 |
Family
ID=36769519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100440578A Expired - Fee Related CN100335714C (zh) | 2004-11-17 | 2004-11-17 | 光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100335714C (zh) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101210983B (zh) * | 2006-12-29 | 2010-12-22 | 柳州欧维姆机械股份有限公司 | 光纤光栅智能钢绞线及其制作方法 |
WO2011038536A1 (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 江苏法尔胜泓昇集团有限公司 | 内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统 |
CN102121229A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-13 | 上海浦江缆索股份有限公司 | 可测索力的拉索的制造方法 |
CN102359026A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-02-22 | 祝向辉 | 一种智能塑料护套半平行钢丝拉索及其制作方法 |
CN104535234A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 大连理工大学 | 一种光纤拉索预应力监测方法及其传感器 |
CN105716758A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-06-29 | 智性纤维复合加固南通有限公司 | 一种纤维增强塑料智能碳板及其制备方法 |
CN106381808A (zh) * | 2016-11-06 | 2017-02-08 | 北京恒润生工程科技有限公司 | 基于光纤萨格奈克干涉仪的智能拉索及其制备方法 |
CN106400553A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-15 | 北京恒润生工程科技有限公司 | 基于光纤光栅感知的智能拉索及其制备方法 |
WO2019010830A1 (zh) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | 山东大学 | 智能化塑料管道的光纤光栅传感器嵌件、植入系统及方法 |
CN109958056A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-02 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 智能拉索、智能拉索制备方法以及智能拉索安全状态检测方法 |
CN110939062A (zh) * | 2019-12-22 | 2020-03-31 | 智性纤维复合加固南通有限公司 | 一种自感知挤压拉索及其制造方法 |
CN114910031A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-08-16 | 重庆交通大学 | 一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1208653C (zh) * | 2002-09-19 | 2005-06-29 | 欧进萍 | 纤维增强塑料-光纤光栅复合传感筋 |
CN2622288Y (zh) * | 2003-04-29 | 2004-06-30 | 南京奥沃科技发展有限公司 | 纤维增强塑料筋 |
CN2627479Y (zh) * | 2003-05-30 | 2004-07-21 | 周智 | 分布式光纤光栅封装温度传感器 |
-
2004
- 2004-11-17 CN CNB2004100440578A patent/CN100335714C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101210983B (zh) * | 2006-12-29 | 2010-12-22 | 柳州欧维姆机械股份有限公司 | 光纤光栅智能钢绞线及其制作方法 |
WO2011038536A1 (zh) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 江苏法尔胜泓昇集团有限公司 | 内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统 |
CN101701450B (zh) * | 2009-09-30 | 2011-12-21 | 法尔胜集团公司 | 内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索系统 |
US8425111B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-04-23 | Fasten Group Company, Ltd. | Bridge intelligent cable system with built-in fiber grating sensor |
RU2522679C2 (ru) * | 2009-09-30 | 2014-07-20 | Фастен Груп Компани,Лтд. | Система "интеллектуального" троса для моста с использованием встроенных датчиков с волоконными дифракционными решетками |
CN102121229B (zh) * | 2010-12-31 | 2015-07-08 | 上海浦江缆索股份有限公司 | 可测索力的拉索的制造方法 |
CN102121229A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-13 | 上海浦江缆索股份有限公司 | 可测索力的拉索的制造方法 |
CN102359026A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-02-22 | 祝向辉 | 一种智能塑料护套半平行钢丝拉索及其制作方法 |
CN104535234A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-22 | 大连理工大学 | 一种光纤拉索预应力监测方法及其传感器 |
CN105716758A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-06-29 | 智性纤维复合加固南通有限公司 | 一种纤维增强塑料智能碳板及其制备方法 |
CN106400553A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-15 | 北京恒润生工程科技有限公司 | 基于光纤光栅感知的智能拉索及其制备方法 |
CN106381808A (zh) * | 2016-11-06 | 2017-02-08 | 北京恒润生工程科技有限公司 | 基于光纤萨格奈克干涉仪的智能拉索及其制备方法 |
WO2019010830A1 (zh) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | 山东大学 | 智能化塑料管道的光纤光栅传感器嵌件、植入系统及方法 |
US10458862B2 (en) | 2017-07-14 | 2019-10-29 | Shandong University | Fiber grating sensor insert, implanting system and method of intelligent plastic pipe |
CN109958056A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-02 | 武汉地震工程研究院有限公司 | 智能拉索、智能拉索制备方法以及智能拉索安全状态检测方法 |
CN110939062A (zh) * | 2019-12-22 | 2020-03-31 | 智性纤维复合加固南通有限公司 | 一种自感知挤压拉索及其制造方法 |
CN114910031A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-08-16 | 重庆交通大学 | 一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质 |
CN114910031B (zh) * | 2022-06-27 | 2023-07-04 | 重庆交通大学 | 一种悬索桥健康监测方法、系统、计算机设备和存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN100335714C (zh) | 2007-09-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101210983B (zh) | 光纤光栅智能钢绞线及其制作方法 | |
CN100335714C (zh) | 光纤光栅纤维增强树脂筋智能拉索 | |
CN101435779B (zh) | 基于光纤布里渊传感的智能钢绞线及其制备与全尺度监测方法 | |
AU2009346811B2 (en) | Electric cable with strain sensor and monitoring system and method for detecting strain in at least one electric cable | |
AU2010364915B2 (en) | Method for measuring the length of an electric cable that uses an optical fibre element as a sensor | |
CN105300305B (zh) | 耦合光纤光栅的大量程智能高强钢丝及其制作方法 | |
CN101245988B (zh) | 基于光纤布里渊全尺度传感的预应力损失监测方法 | |
CN100342076C (zh) | 光纤光栅智能拉索 | |
US20160225489A1 (en) | Load carrying bundle intended for use in a power cable or a power umbilical | |
CN102146713A (zh) | 内嵌钢绞线frp光纤智能复合筋 | |
CN201051164Y (zh) | 光纤光栅纤维增强复合智能筋 | |
CA2814590A1 (en) | Parameter sensing and monitoring | |
CN105442758B (zh) | 大量程frp内嵌钢丝复合光纤智能筋及其制备方法 | |
CN1733645A (zh) | 带光栅光纤的碳纤维复合材料及其制备方法 | |
CN200997009Y (zh) | 光纤光栅智能钢绞线 | |
CN109958056A (zh) | 智能拉索、智能拉索制备方法以及智能拉索安全状态检测方法 | |
CN204252026U (zh) | 一种光纤光栅后张预应力智能加固结构 | |
CN207396804U (zh) | 一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆 | |
CN210177368U (zh) | 一种智能拉索及纤维增强光纤拉筋 | |
CN110725204A (zh) | 考虑温度补偿的碳纤维复合材料智能缆索及其制备方法 | |
CN101846565A (zh) | 基于缆索锚固区植入应变传感器实现索力在线测量的方法 | |
JP2019127794A (ja) | アンカーテンドンおよびグラウンドアンカーの施工方法 | |
CN2716316Y (zh) | 带传感光纤的锚索索体 | |
CN2716315Y (zh) | 带传感光纤光缆的锚索索体 | |
CN201364406Y (zh) | 用于油井探测的传感光缆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070905 Termination date: 20131117 |