CN209010975U - 含碳纤维复合材料筋的智能缆索 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，它包括索股、锚具、连接筒，所述索股包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，索股经扭绞后绕包高强度聚酯纤维带，再热挤高密度聚乙烯形成高密度聚乙烯护套，所述索股两端套有连接筒，连接筒外端设有锚具，锚具与索股间通过灌注环氧冷铸填料锚固连接。该智能缆索可以实时监测缆索不同部位的变形及应力状态，为缆索在服役期健康状态提供科学数据，避免了风险。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，主要用于斜拉桥的斜拉索、悬索桥的吊索及系杆拱桥的吊索。
背景技术
桥梁缆索(包括斜拉桥用斜拉索、悬索桥及系杆拱桥用吊索)是斜拉桥、悬索桥和系杆拱桥的核心组成部分，负责承受桥梁结构自重和桥上动载，一般需要有30年以上的使用寿命。在服役过程中，缆索中钢丝易产生腐蚀退化和振动疲劳退化问题，严重影响桥梁的安全性和耐久性。因此如何实现对缆索长期工作状态的实时监测，确保使用期内的安全，是现代桥梁缆索技术发展的关键。
目前对桥梁缆索应力状态的监测方式中比较先进的有采用光纤光栅传感器的方式。光纤光栅传感器具有传感精度高、抗电磁干扰、准分布式传感、绝对测量、稳定性与耐久性好等优点，采用光纤光栅传感器的智能缆索方案主要是将光纤光栅传感器布置于钢丝表面，通过光纤将信号输出。该方案的不足是由于光纤光栅及光纤都比较脆，布置于钢丝表面容易发生脆性断裂，同时容易受到索体内湿气、温度等环境因素的影响，降低光纤的使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提出一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，该智能缆索可以实时监测缆索不同部位的变形及应力状态，为缆索在服役期健康状态提供科学数据，避免了风险。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，它包括索股，所述索股包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，索股经扭绞后绕包高强度聚酯纤维带，再热挤高密度聚乙烯形成高密度聚乙烯护套，所述索股两端套有连接筒，连接筒外端设有锚具，锚具与索股间通过灌注环氧冷铸填料锚固连接,所述碳纤维复合材料智能筋包括光纤，光纤上设有若干光纤光栅传感器，光纤两端套有塑料松管并露出部分，露出部分通过不锈钢套管保护，所述光纤光栅传感器安装于缆索长度中点及上下锚固点。
优选地，所述含有光纤光栅传感器的光纤从索股两端的锚具尾部引出，所述光纤通过导线连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪上。
优选地，所述锚具内设有分丝板，所述锚具上设有外螺母。
优选地，所述连接筒中灌注环氧树脂密封料。
优选地，所述塑料松管长度为1米至2米。
优选地，所述索股经左旋轻度扭绞1～3°后绕包高强度聚酯纤维带。
优选地，所述光纤表面设置耐高温涂层。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索将光纤光栅传感器、碳纤维复合材料筋与桥梁缆索钢丝索股有机结合，较好地解决了将光纤光栅传感器应用于桥梁缆索钢丝索股的保护问题以及布设工艺的问题，能有效地保护光纤及光纤光栅传感器，延长使用寿命。
2.本实用新型制作的含碳纤维复合材料筋的智能缆索用于斜拉桥斜拉索、悬索桥及系杆拱桥吊索，使桥梁缆索具备了自感知特性，其传感特性具有光纤光栅的所有优点，可以实时监测缆索在施工和服役期间不同关键部位的变形与应力状态，提高桥梁缆索使用安全性。
3、本实用新型有助于实现整个桥梁缆索的实时监测和智能化管理，且制作方法简单、合理，适合大面积推广。
附图说明
图1为本实用新型采用的碳纤维复合材料智能筋结构示意图。
图2为本实用新型智能缆索索股截面结构示意图。
图3为本实用新型智能缆索结构示意图。
其中：
碳纤维复合材料智能筋1
光纤2
光纤光栅传感器3
塑料松管4
不锈钢套管5
钢丝6
高强度聚酯纤维带7
高密度聚乙烯护套8
索股9
锚具10
连接筒11
外螺母12
分丝板13
环氧冷铸填料14
环氧树脂密封料15
导线16
光时域反射仪17。
具体实施方式
参见图1，先根据目标桥梁工程项目缆索长度，并找到缆索长度中点及上下锚固点等关键部位，制作光纤2，并根据上述关键部位的位置在光纤上布置光纤光栅传感器3，所述光纤光栅传感器3具有高微应变量及耐高温特性，微应变量达8000με～16000με，耐温达180℃以上；将光纤2两端套上1米至2米的塑料松管4，通过拉挤成型工艺将含有光纤光栅传感器3的光纤2、碳纤维及环氧树脂制作成碳纤维复合材料智能筋1，光纤2位于碳纤维复合材料智能筋1内部，成型环氧树脂采用耐高温环氧树脂，要求环氧树脂的玻璃化温度为220℃，将碳纤维复合材料智能筋1的两端从含有塑料松管4的部位剥开，露出光纤2，采用不锈钢套管5保护外露光纤2。
参见图2-3，将一根或多根碳纤维复合材料智能筋1与若干根钢丝6组成索股9，经左旋轻度扭绞1～3°后绕包高强度聚酯纤维带7，用于索股9的定型，将定型后索股9热挤高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯护套8，碳纤维复合材料智能筋1在索股9中设置的数量及位置，可根据实际监测需求而定；将索股9两端的高密度聚乙烯护套8及高强度聚酯纤维带7剥除，露出碳纤维复合材料智能筋1及钢丝6，索股9两端均配有锚具10及连接筒11，锚具10上带有外螺母12，碳纤维复合材料智能筋1及钢丝6在锚具10中发散开来，用分丝板13来定位；锚具10中灌注环氧冷铸填料14，用于锚固索股9，连接筒11中灌注常温固化环氧树脂密封料15；含光纤光栅传感器3的光纤2从索股9两端的锚具10尾部引出，可通过导线16连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪17上。
在缆索施工和服役期间，可通过光时域反射仪17监测碳纤维复合材料智能筋1在缆索不同关键部位的变形和应力状态，根据相邻钢丝6与碳纤维复合材料智能筋1变形一致的原则，可获得钢丝6在缆索不同关键部位的变形和应力状态。
Claims (7)
1.一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：它包括索股(9)，所述索股(9)包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋(1)与若干根钢丝(6)，索股(9)经扭绞后绕包高强度聚酯纤维带(7)，再热挤高密度聚乙烯形成高密度聚乙烯护套(8)，所述索股(9)两端套有连接筒(11)，连接筒(11)外端设有锚具(10)，锚具(10)与索股(9)间通过灌注环氧冷铸填料(14)锚固连接,所述碳纤维复合材料智能筋(1)包括光纤(2)，光纤(2)上设有若干光纤光栅传感器(3)，光纤(2)两端套有塑料松管(4)并露出部分，露出部分通过不锈钢套管(5)保护，所述光纤光栅传感器(3)安装于缆索长度中点及上下锚固点。
2.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述含有光纤光栅传感器(3)的光纤(2)从索股(9)两端的锚具(10)尾部引出，所述光纤(2)通过导线(16)连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪(17)上。
3.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述锚具(10)内设有分丝板(13)，所述锚具(10)上设有外螺母(12)。
4.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述连接筒(11)中灌注环氧树脂密封料(15)。
5.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述塑料松管(4)长度为1米至2米。
6.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述索股(9)经左旋轻度扭绞1～3°后绕包高强度聚酯纤维带(7)。
7.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述光纤(2)表面设置耐高温涂层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201821395140.3U CN209010975U (zh) | 2018-08-28 | 2018-08-28 | 含碳纤维复合材料筋的智能缆索 |
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Publications (1)
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ID=66831796
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109267484A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-25 | 法尔胜泓昇集团有限公司 | 含碳纤维复合材料筋的智能缆索及制索方法 |
| CN110685221A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-14 | 同济大学 | 一种含有外包橡胶光纤的智能拉索及其制作方法 |
| CN114214855A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-22 | 上海浦江缆索股份有限公司 | 一种耐冲击的碳纤维拉索索体及其制造方法 |
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2018
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