CN2716316Y - 带传感光纤的锚索索体 - Google Patents

Abstract

一种带传感光纤的锚索索体，由带有光纤传感系统的预应力钢绞线或钢丝索构成，所述的光纤传感系统是内嵌在钢绞线或钢丝索的钢丝间的光纤或含光栅的光纤构成的内嵌式光纤传感系统，该内嵌式光纤传感系统可以是由n条光纤或n条含m个光栅的光纤置于钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间构成，也可以是由置于钢丝索内钢丝间隙间的n条光纤或n条含m个光栅的光纤构成，该光纤或含光栅的光纤具有与钢绞线或钢丝索的钢丝相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢丝粘结在一起，式中：1≤n≤400，1≤m≤50；该带传感光纤的锚索索体能方便地与各种光纤检测装置配套，即时识别本身锚索索体的受力和损伤情况，检测结果准确可靠；光纤不受剪力作用，不易损伤或损坏。

Description

带传感光纤的锚索索体

技术领域：

本实用新型涉及一种锚索索体，特别是一种由带有光纤传感系统的预应力钢绞线或钢丝索构成的锚索索体。

背景技术：

光纤监测技术是利用在光纤埋设部位由于外界因素的变化使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态以及波长(或频率)等特征参量发生变化，从而对光纤埋设部位进行监测和信号传输的技术。轻细、柔韧并具有良好的可埋入性的光纤，能集信息传输与传感于一体，由它构成的传感器，只需一光源和一探测线路，就可以对沿光纤传输路径上长达数千米甚至数十千米的信息(如应力、温度、损伤请况等)进行测量与监控。在航天、航空领域中利用埋入式复合材料中的光纤传感技术监测结构内部的应变和探测结构的破坏情况，已充分显示了这是一种有效的无损监测新技术。专利号为：02138980.2的光纤光栅锚索长期工作状态的监测方法及装置中公开了一种光纤及光纤光栅的布置方法，即将其光纤布置在钢绞线的外侧，光纤容易受损，如若钢绞线一旦受力，该光纤会受钢绞线外介质的剪力作用，使光纤在正式工作前就已被损伤或损坏，不但使光纤寿命大大缩小，而且光纤的测量结果大受影响；该方法中还提到光纤还可布置在钢丝的凹槽里，这样虽然可以保护光纤正常工作，但却损伤了钢丝，降低了锚索的整体受力性能，同样影响了锚索的长期工作性能和使用寿命，此外，光纤光栅到监测时临时埋入、既不准确、也不够方便。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题是：解决现有预应力锚索中含光栅的光纤布置不合理、施工不便的问题，提供一种由带有光纤传感系统的预应力钢绞线或钢丝索构成的锚索索体，使用该锚索索体的锚索能方便地与光纤锚索长期工作状态监测装置配套，即时识别锚索的受力和损伤情况。

解决其上述技术问题的技术方案是：一种带传感光纤的锚索索体，其特征在于：该锚索索体由带有光纤传感系统的预应力钢绞线或钢丝索构成，所述的光纤传感系统是内嵌在钢绞线或钢丝索的钢丝间的光纤或含光栅的光纤构成的内嵌式光纤传感系统。

其具体方案之一是：该锚索索体由至少有一根钢绞线内嵌有内嵌式光纤传感系统的预应力钢绞线束构成，该内嵌式光纤传感系统是由1～6条光纤或1～6条带有1～50个光栅的光纤置于钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间构成，该光纤具有与钢绞线相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢丝粘结在一起。

其具体方案之二是：该锚索索体由带有内嵌式光纤传感系统的钢丝索构成，该内嵌式光纤传感系统是由置于该束钢丝索内钢丝间隙间的n条光纤或n条含光栅的光纤构成，每条含光栅的光纤含m个光栅(其中1≤n≤400，1≤m≤50)，该光纤或含光栅的光纤具有与钢丝相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢丝粘结在一起。

所述置于钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间或置于该束钢丝索内钢丝间隙间之含光栅的光纤的光栅波长互不相等，各光栅通过焊接或粘结剂与光纤粘合在一起。

由于采用上述结构，当采用光纤锚索长期工作状态监测装置对锚索长期工作状态进行监测时，采用本实用新型之带传感光纤的锚索索体制成的锚索与现有锚索和背景技术所述的临时置入含光栅光纤的锚索相比，产生的有益效果是：

1、能方便地与各种光纤锚索长期工作状态监测装置配套，即时识别本身锚索体材料的受力和损伤情况，而无需监测时临时埋入，监测结果准确可靠；例如：带有由光纤构成的光纤传感系统能方便地与采用光纤光时域反射技术的OTDR光纤监测仪配套，带有由含光栅的光纤构成的光纤传感系统能与采用布拉格光栅分析技术(Bragg)的光纤监测仪配套；

2、该光纤内嵌在钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间或置于钢丝索内钢丝间隙之间，不受剪力作用，不易损伤或损坏，不受施工环境的制约；

3、无损监测，不影响埋设部位的锚索性能和力学参数；

4、不受监测对象的时空限制，能实现远距离信号传输和测量控制，索体全长均可测量，并具有极高的精度；

5、光纤直接通过索体锚固区，无需专用线路通道；

6、可工厂标准化生产。

下面，结合附图和实施例对本实用新型之带传感光纤的锚索索体的技术特征作进一步的说明。

附图说明：

图1～图4：本实用新型实施例一所述带传感光纤的锚索索体中内嵌式光纤传感系统的光纤或带光栅的光纤置于钢绞线中的安装分布示意图；

图1、图2、图3——单条，图4——多条，其中图3为去掉一根边丝露出粘结光纤的钢绞线结构示意图；

图5～图8：本实用新型实施例二所述带传感光纤的锚索索体中内嵌式光纤传感系统的光纤或带光栅的光纤置于钢丝索中的安装分布示意图；

图5、图6、图7——单条，图8——多条，其中图7为去掉一根边丝后，一条光纤粘结在钢丝索内的钢丝间的结构示意图；

图9：外层有PE护套之带光纤传感系统的预应力钢绞线锚索索体；

图10：外层有PE护套之带光纤传感系统的预应力钢丝锚索索体。

图中：

1-钢绞线，2、2₁～2₄-粘贴在中心丝与侧丝间隙之间，与钢绞线具有相同的旋向和捻距的光纤或带光栅的光纤，3-钢丝索，4、4₁～4₆-粘贴在钢丝索内钢丝间隙间的光纤或带光栅的光纤，5-外层有PE护套之带光纤传感系统的预应力钢绞线锚索索体，6-外层有PE护套之带光纤传感系统的预应力钢丝锚索索体，7-内径大于Φ0.9mm的保护钢管。

具体实施方式：

实施例一：一种由带光纤传感系统的预应力钢绞线构成的锚索索体。

该锚索索体由至少有一根钢绞线带有内嵌式光纤传感系统的预应力钢绞线束构成，该内嵌式光纤传感系统是由1条光纤或1条带有1～50个光栅的光纤置于钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间构成，该光纤具有与钢绞线相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢绞线的钢丝粘结在一起(参见图1、图2)。

作为本实用新型实施例一的一种变换，所述光纤传感系统布置在钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间的光纤或含光栅的光纤的数量根据需要而定，可以是1条，也可以2条、3条、4条、5条或6条(参见图4)。

图1、图2表示一条光纤布置在钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间；图4表示有4条光纤布置在钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间；光纤粘结布置如图3所示，该图表示去掉一根边丝露出粘结光纤的钢绞线。在一个锚固单元(或一个锚板)中，内嵌有光纤传感系统的光纤或带光栅的光纤的预应力钢绞线的根数根据实际应用的需要决定，可以一根，也可以在受力最大的边缘选几根，也可以在不同的位置选取多根，每一根中可布置1条光纤，也可以布置多条光纤同时监测，以确保数据的完整可靠。

实施例二：

一种由带光纤传感系统的钢丝束锚索构成的锚索索体。

该锚索索体由带有内嵌式光纤传感系统的钢丝索构成，该内嵌式光纤传感系统是由置于该束钢丝索内钢丝间隙间的1条光纤或1条含1～50个光栅的光纤构成，该光纤或含光栅的光纤具有与钢丝相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢丝粘结在一起，参见图5、图6、图7；

作为本实用新型实施例二的一种变换，所述光纤传感系统布置在钢丝索内钢丝间隙间的光纤或含光栅的光纤的数量根据需要而定，可以是1条，也可以是2条、3条、4条、5条或6条或n条光纤或n条含m个光栅的光纤同时监测，以确保数据的完整可靠，式中，1≤n≤400，1≤m≤50，参见图8。

所述的光栅的波长互不相等，各光栅通过粘结剂与光纤粘合在一起或通过焊接方式连接，粘结剂起粘结和保护作用，一条光纤粘结布置如图7所示，该图表示去掉一根边丝后一条光纤粘结在钢丝索内的钢丝间的结构示意图。

作为本实用新型实施例一、实施例二的一种变换，所述带传感光纤的锚索索体的内嵌式光纤传感系统的光纤2或4的引出段外可套有内径大于Φ0.9mm的保护钢管7。

根据工程应用的不同需要，实施例一或实施例二所述带传感光纤的锚索索体可采用光面钢绞线和光面钢丝索，也可采用带外保护管的防腐保护索体，如图9和图10所示。

Claims (4)

1、一种带传感光纤的锚索索体，其特征在于：该锚索索体由带有光纤传感系统的预应力钢绞线或钢丝索构成，所述的光纤传感系统是内嵌在钢绞线或钢丝索的钢丝间的光纤或含光栅的光纤构成的内嵌式光纤传感系统。

2、根据权利要求1所述的带传感光纤的锚索索体，其特征在于：该锚索索体由至少有一根钢绞线内嵌有内嵌式光纤传感系统的预应力钢绞线束构成，该内嵌式光纤传感系统是由1～6条光纤或1～6条含有1～50个光栅的光纤置于钢绞线的中心丝与侧丝的间隙之间构成，该光纤具有与钢绞线相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢绞线的钢丝粘结在一起。

3、根据权利要求1所述的带传感光纤的锚索索体，其特征在于：该锚索索体由带有内嵌式光纤传感系统的钢丝索构成，该内嵌式光纤传感系统是由置于该束钢丝索内钢丝间隙间的n条光纤或n条含光栅的光纤构成，每条含光栅的光纤含m个光栅，式中1≤n≤400，1≤m≤50，该光纤或含光栅的光纤具有与钢丝相同的旋向和捻距，光纤通过粘结剂与钢丝粘结在一起。

4、根据权利要求1或2或3所述的带传感光纤的锚索索体，其特征在于：所述含光栅的光纤之光栅的波长互不相等，各光栅通过焊接或粘结剂与光纤连接或粘合在一起。

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