CN207396804U - 一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，所述特种光缆由外至内依次环形紧密嵌套式设置有外护套、不锈钢绞合钢丝护层、无油无缝钢管护层、涂覆层、包层、纤芯；所述外护套的材质为聚醚醚酮(PEEK)护套，所述不锈钢绞合钢丝护层采用耐腐蚀性好的304钢丝材料形成钢丝绞合护层，所述无油无缝钢管护层采用不锈钢无缝管，所述涂覆层、包层、纤芯合成为光纤，所述无油无缝钢管护层内至少设置有一根光纤；所述光纤对于拉伸应变的敏感度至少达到100个微应变系数；本新型采用双重护层保护，解决了光纤在大型混凝土设施建设过程中抗压作用问题，延长使用寿命长；并基于声发射传感器方法，实现对建筑结构的应变、应力、裂纹、振动实时监测。

Description

一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆

技术领域

本实用新型涉及一种内嵌式特种光缆技术设备领域，特别涉及一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆。

背景技术

建筑结构的应变、应力、裂纹、振动等对结构安全至关重要的信息的监测定位测量是一项非常重要工作；现有技术中，采用声发射技术来进行建筑结构元件内部裂缝定位的无损检测,是公知的常见检测方法。

现有技术的缺点在于声发射信号受到裂缝信号强度的影响，特别是微裂缝开裂信号是十分弱的，因此需要非常灵敏的换能器才能进行检测，而且检测器对环境和检测设备的要求特别高，在一些比较复杂的建筑环境中无法实现对建筑结构的应变、应力、裂纹、振动的监测；而传统光缆产品仅能用于网络通信，并且传统光纤的抗压、抗折、抗拉等机械特性差，无法满足在混凝土结构浇制施工中嵌入建筑结构的环境条件。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，针对现有技术中的不足，采用无油无缝钢管护层和不锈钢绞合钢丝护层的设计，对传感光纤起到双重保护作用，解决了光纤在大型混凝土设施建设过程中抗压作用的问题，延长使用寿命长；采用阻燃低烟无卤护套，对光缆起到耐高温、耐腐蚀的保护作用；使得光纤内嵌式埋入建筑结构内部，并基于光纤技术的声发射传感器方法,实现对建筑结构的应变、应力、裂纹、振动的实时监测。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，包括外护套、不锈钢绞合钢丝护层、无油无缝钢管护层、涂覆层、包层、纤芯，其特征在于：

所述特种光缆由外至内依次环形紧密嵌套式设置有外护套、不锈钢绞合钢丝护层、无油无缝钢管护层、涂覆层、包层、纤芯；所述外护套的材质为聚醚醚酮(PEEK)护套，所述不锈钢绞合钢丝护层采用耐腐蚀性好的 304钢丝材料形成钢丝绞合护层，所述无油无缝钢管护层采用不锈钢无缝管，所述不锈钢无缝管采用无油无缝管结构，所述涂覆层、包层、纤芯合成为光纤，所述无油无缝钢管护层内至少设置有一根光纤；所述光纤对于拉伸应变的敏感度至少达到100个微应变系数，因此加速对温度、应力参数变化信号的传导，所述特种光缆通过与声发射传感器配合，实时检测、监控建筑结构中的应变、应力、裂纹、振动实时数据，通过检测数据预测并避免建筑结构事故的发生；所述涂覆层材质为聚丙烯酸酯，所述包层为掺杂的二氧化硅，所述纤芯材质为二氧化硅。

优选的，所述特种光缆直径范围为4.00±0.20mm；所述外护套耐高温可达到260℃，所述不锈钢绞合钢丝护层采用0.5mm不锈钢丝绞合而成；所述无油无缝钢管护层采用单边壁厚为0.2mm不锈钢无缝管保护，具有防止外力破坏和防尘，其管径为1.6mm；所述光纤外径为0.25mm。

所述特种光缆满足长期1000N的拉力强度，光纤不发生断裂；所述特种光缆整体耐温性能达到370℃；所述特种光缆长期工作压力为2000N以上，内部光纤信号不受影响。

本实用新型的工作原理为：嵌入式特种光缆将光纤作为传感器内部敏感元件敷设在建筑中，利用光纤光栅反射的光学频谱对温度和应力变形的敏感特性，通过光纤光栅传感网络分析仪内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的物理量测量值，并根据预先设定的数据采集、存储、处理机制和通信程式把信息汇集到建筑桥梁、隧道、水利、石化、电力管理系统，从而监控建筑、桥梁等的数据，避免事故发生。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：本新型产品是一款具有光纤通信、应力感测等复合功能的高强度、耐高温特种结构光缆。其具备的高强度、耐高温、耐腐蚀以及与亲砼特性，可在大型混凝土设施建设过程中方便地嵌入建筑结构中，实现相关坝体、隧道、桩体、船闸等大型混凝土建筑设施的信息智能化应用，由于产品采用金属基索状结构，传感光纤外包高强度金属加强保护件等专门的结构设计，极大地提高了传感光纤的抗拉强度。产品与混凝土有良好的耦合性。满足长期应用在坝体、隧道、桩体、船闸等混凝土建筑结构上，实现对大型建筑结构健康状态的在线监测与智能管理，这样大大降低建筑结构的维修与维护成本，增加结构安全可靠程度,对建筑结构的健康状况的在线监测与评估就十分重要。

使用此光缆相对于传统监测手段具有体积小、与结构相容性好、灵敏度高、具有线性响应、信带宽、抗电磁干扰能力强、抗衰减能力强、安装方式灵活和可进行长期在线监测等特点,因此用于监测建筑结构的研究非常实用,在施工当中进行如应变、应力、裂纹、振动等对结构安全至关重要的信息的监测。

利用光纤对建筑温度、应力的监测，光缆结构上的优势，加速对温度、应力的传导，第一时间检测到相关数据，及时的避免事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆横截面示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.外护套 2.不锈钢绞合钢丝护层 3.无油无缝钢管护层

4.涂覆层 5.包层 6.纤芯

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1，本实用新型提供了一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，包括外护套1、不锈钢绞合钢丝护层2、无油无缝钢管护层3、涂覆层4、包层5、纤芯6。

所述特种光缆由外至内依次环形紧密嵌套式设置有外护套1、不锈钢绞合钢丝护层2、无油无缝钢管护层3、涂覆层4、包层5、纤芯6。

所述外护套1为材质为PEEK护套，它是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物；其构成单位为氧-对亚苯基-氧-羰-对亚苯基，是半结晶性、热塑性塑料；耐高温可达到260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、抗辐射、超强的机械性能，所述特种光缆直径控制在4.00±0.20mm之间；同时具有良好的机械性能、加工性能和阻燃性能，由这种材料制成的光缆特别适合嵌入混凝土碱性环境中应用。

所述不锈钢绞合钢丝护层2，采用耐腐蚀性好的304钢丝材料形成钢丝绞合护层，可以增强光缆的抗扭转性能，以及对瞬间侧压冲击的弹性保护，同时可以显著提升光缆的抗拉性能；所述不锈钢绞合钢丝护层采用 0.5mm不锈钢丝绞合，保证在建筑结构中的高强度及恶劣环境的布放，保证拉力及压力的最大程度体现，特种光缆满足长期1000N的拉力强度，光纤不发生断裂。

所述无油无缝钢管护层3，包覆在光纤外，具有防咬、防蚁的功能以及良好的抗弯、抗压、抗电磁干扰能力，通过应用耐腐蚀性能强304不锈钢材料制成的无油型无缝钢管护层3，提高特种光缆的抗挤压和抗拉特性；所述无油无缝钢管护层3,内层采用单边壁厚为0.2mm不锈钢无缝管保护，并采用无油无缝管结构，保证光纤在不锈钢管内的余长，防水防潮，可防鼠类及蚂蚁，虫类齿类动物对光纤的侵害，防止外力破坏和防尘，管径为 1.6mm。

所述涂覆层4材质为聚丙烯酸酯，增加光纤的机械新能，防止纤芯6 受灰尘的污染；所述包层5为掺杂的二氧化硅，提供光的全反射条件，主要作用是使光信号封闭在纤芯中传输；所述纤芯材质为二氧化硅，作用是传输光信号；所述涂覆层4、包层5、纤芯6合成0.25mm光纤，此特种光缆内可放置多根0.25mm光纤，对于拉伸应变的敏感度可达到100个微应变系数，加速对温度、应力的传导，第一时间检测到相关数据，及时的避免事故的发生。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：本新型产品是一款具有光纤通信、应力感测等复合功能的高强度、耐高温特种结构光缆。其具备的高强度、耐高温、耐腐蚀以及与亲砼特性，可在大型混凝土设施建设过程中方便地嵌入建筑结构中，实现相关坝体、隧道、桩体、船闸等大型混凝土建筑设施的信息智能化应用，由于产品采用金属基索状结构，传感光纤外包高强度金属加强保护件等专门的结构设计，极大地提高了传感光纤的抗拉强度。产品与混凝土有良好的耦合性。满足长期应用在坝体、隧道、桩体、船闸等混凝土建筑结构上，实现对大型建筑结构健康状态的在线监测与智能管理，这样大大降低建筑结构的维修与维护成本，增加结构安全可靠程度,对建筑结构的健康状况的在线监测与评估就十分重要。

使用此光缆相对于传统监测手段具有体积小、与结构相容性好、灵敏度高、具有线性响应、信带宽、抗电磁干扰能力强、抗衰减能力强、安装方式灵活和可进行长期在线监测等特点,因此用于监测建筑结构的研究非常实用,在施工当中进行如应变、应力、裂纹、振动等对结构安全至关重要的信息的监测。

利用光纤对建筑温度、应力的监测，光缆结构上的优势，加速对温度、应力的传导，第一时间检测到相关数据，及时的避免事故的发生。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，其特征在于，包括外护套、不锈钢绞合钢丝护层、无油无缝钢管护层、涂覆层、包层、纤芯；所述特种光缆由外至内依次环形紧密嵌套式设置有外护套、不锈钢绞合钢丝护层、无油无缝钢管护层、涂覆层、包层、纤芯；所述外护套的材质为聚醚醚酮护套，所述不锈钢绞合钢丝护层采用耐腐蚀性好的304钢丝材料形成钢丝绞合护层，所述无油无缝钢管护层采用不锈钢无缝管，所述不锈钢无缝管采用无油无缝管结构，所述涂覆层、包层、纤芯合成为光纤，所述无油无缝钢管护层内至少设置有一根光纤；所述涂覆层材质为聚丙烯酸酯，所述包层为掺杂的二氧化硅，所述纤芯材质为二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的一种复合型建筑结构内嵌式特种光缆，其特征在于，所述特种光缆直径范围为4.00±0.20mm；所述外护套耐高温可达到260℃，所述不锈钢绞合钢丝护层采用0.5mm不锈钢丝绞合而成；所述无油无缝钢管护层采用单边壁厚为0.2mm不锈钢无缝管保护，具有防止外力破坏和防尘，其管径为1.6mm；所述光纤外径为0.25mm。