專利名稱：光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變和溫度測量的智能 筋，特別是含有光纖光柵的智能筋。
技術(shù)背景-土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施，如橋梁、大跨空間結(jié)構(gòu)、高層建筑、大型水 壩、核電站等，它們的使用壽命都長達(dá)幾十年，甚至上百年。在其服役過程 中，由于環(huán)境荷載作用、疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和材料老化等災(zāi)變因素的耦合 作用，結(jié)構(gòu)不可避免地產(chǎn)生損傷累積和抗力衰減，從而抵抗自然災(zāi)害的能力 下降，如不及時對病害結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測，并及時養(yǎng)護(hù)，容易引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā) 事故，如2001年四川宜賓南門大橋橋面斷塌。工程事故給社會造成了巨大 的經(jīng)濟(jì)損失和不良的影響。可以說，土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的健康監(jiān)測已 經(jīng)成為人們關(guān)注且亟待解決的課題。工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的有效測量項(xiàng)目是應(yīng)變和溫度測量。傳統(tǒng)的測試監(jiān) 測手段，存在精度低、可操作性差、受干擾影響大、穩(wěn)定性差、不能實(shí)現(xiàn) 在線實(shí)時監(jiān)測等缺點(diǎn)，應(yīng)用它們對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行長期監(jiān)測，往往很難達(dá)到 目的。近期發(fā)展起來的光纖光柵傳感器，是一種性能優(yōu)良的敏感元件，它 可通過布拉格反射波長的移動來感應(yīng)外界微小應(yīng)力變化而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)應(yīng)變 在線測量。它不僅具有不怕惡劣環(huán)境、不受環(huán)境噪聲干擾、抗電磁干擾、 集傳感與傳輸于一體、構(gòu)造簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有可對結(jié)構(gòu) 的應(yīng)變進(jìn)行高精度絕對測量、準(zhǔn)分布式數(shù)字測量的優(yōu)點(diǎn)。光纖光柵傳感技 術(shù)為實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)在線實(shí)時監(jiān)測目的提供了良好的技術(shù)手段，能滿足現(xiàn)在 工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的高精度和長期性的技術(shù)要求。但光纖光柵傳感器也有 其不足，它比較脆弱，抗剪能力較差，應(yīng)用時需要特殊保護(hù)。因此將光纖 光柵傳感器應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件中，光纖光柵傳感器的封裝以及布設(shè) 工藝是一個關(guān)鍵?！秾＠暾?zhí)枮?3213143.7的實(shí)用新型專利"纖維增強(qiáng)塑料-光纖光用新型專利公開了一種含有光纖光柵的智能筋，是在沿 徑長度方向布設(shè)有光纖光柵，光纖上直接串聯(lián)幾個光纖光柵，在一段傳感 筋的尾端漏出一段用于連接溫度補(bǔ)償光纖光柵的光纖。該專利中光纖與纖 維增強(qiáng)塑料筋直接相粘結(jié)，筋中光纖熔接引線操作，容易損壞光纖，而且沒有溫度補(bǔ)償功能?！秾＠暾?zhí)枮?200410044057.8名稱為:光纖光柵增強(qiáng) 樹脂智能拉索》的發(fā)明專利申請公開了一種包括由纖維增強(qiáng)筋和含光纖光 柵傳感器的纖維增強(qiáng)筋組成的拉索，該拉索中釆用的光纖光柵增強(qiáng)復(fù)合智 能筋是采用金屬管內(nèi)懸空光柵進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其溫度補(bǔ)償光柵傳感器容易 損壞，不實(shí)用。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種對光纖光柵傳感器和溫度 補(bǔ)償光纖光柵傳感器保護(hù)措施更好、更實(shí)用的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能 筋，以解決將光纖光柵傳感器應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件中對光纖光柵傳感 器的封裝以及布設(shè)工藝問題。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是 一種光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋， 包括纖維增強(qiáng)筋及在纖維增強(qiáng)筋中沿長度方向分布的光纖及光纖光柵傳感 器，在非光柵段的光纖外套有塑料松套管，該塑料松套管與纖維增強(qiáng)筋相 連結(jié)。本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋 中串有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器，含有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋 端部的外徑d2小于智能筋的外徑dl，其外套有一金屬管，該含有溫度補(bǔ)償 光纖光柵傳感器的智能筋端部懸空。由于采用上述技術(shù)方案結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型之光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智 能筋具有以下有益效果-一、能有效地保護(hù)光纖及光纖光柵傳感器本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋包括纖維增強(qiáng)筋及在纖維增 強(qiáng)筋中沿長度方向分布的光纖及光纖光柵傳感器，在非光柵段的光纖外套 塑料松套管，該塑料松套管隔離光纖與纖維增強(qiáng)筋相連結(jié)，有利于引線操作，不會損壞光纖；其溫度補(bǔ)償方法，是采用對含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感 器的智能筋端部，磨細(xì)后外套金屬管，讓含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智 能筋端部懸空，自由伸縮，既保證了光柵傳感器對溫度變化的測定，又不
易受損害，具有實(shí)用性。因而克服了現(xiàn)有技術(shù)中將光纖與纖維增強(qiáng)塑料筋 直接相粘結(jié)，筋中光纖熔接引線操作，容易損壞光纖的問題以及將含有溫 度補(bǔ)償光柵傳感器的光纖光柵懸空套金屬管結(jié)構(gòu)所存在的光柵傳感器易損 壞的問題。二、用途范圍廣由于本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋的上述優(yōu)點(diǎn)，因而，既 可替換鋼絞線的中心絲制成光纖光柵纖維智能鋼絞線，也可布設(shè)在鋼絞線 中制成光纖光柵纖維增強(qiáng)智能鋼絞線，還可布設(shè)在拉索中制成智能拉索， 廣泛用于斜拉橋、懸索橋、吊桿拱橋、纜索、地錨、預(yù)應(yīng)力鋼絞線等需要 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的工程結(jié)構(gòu)中。此外，也可以布設(shè)在其他需要埋設(shè)光纖光柵傳 感器而且需要對光纖光柵傳感器進(jìn)行保護(hù)的工程結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件中。下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型之光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智 能筋的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。

圖1:本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋結(jié)構(gòu)示意圖之一——即光纖光柵傳感器在具有應(yīng)變測量功能的纖維增強(qiáng)智能筋中的布設(shè)示意圖；圖2:本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋結(jié)構(gòu)示意圖之二——即 光纖光柵傳感器在具有對應(yīng)變溫度同時測量功能的纖維增強(qiáng)復(fù)合筋中的布 設(shè)示意圖之一；圖3:本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋結(jié)構(gòu)示意圖之三——即 光纖光柵傳感器在具有對應(yīng)變溫度同時測量功能的纖維增強(qiáng)復(fù)合筋中的布 設(shè)示意圖之二。圖中1—光纖，2—纖維增強(qiáng)筋，3—塑料松套管，4一光纖光柵傳感器， 5、 5,、 52—溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器，6、 62—光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合 智能筋端部，7、 7,—金屬管。
具體實(shí)施方式
-實(shí)施例一 一種具有應(yīng)變測量功能的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋。 如圖1所示該智能筋包括纖維增強(qiáng)筋2及在纖維增強(qiáng)筋中沿長度方 向分布的光纖1及光纖光柵傳感器4，在非光柵段的光纖外套有塑料松套 管3，該塑料松套管3隔離光纖與纖維增強(qiáng)筋2相連結(jié)，光纖光柵傳感器傳 輸光纖從端部引出。實(shí)施例二 一種具有對應(yīng)變溫度同時測量功能的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù) 合智能筋。該智能筋的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，該智能筋包括纖維增強(qiáng)筋2及在纖 維增強(qiáng)筋中沿長度方向分布的光纖1及光纖光柵傳感器4，在非光柵段的光纖外套有塑料松套管3，該塑料松套管3隔離光纖與纖維增強(qiáng)筋2相連結(jié)，光纖光柵傳感器傳輸光纖1從端部引出。所不同之處在于所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中串有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器5，含溫度補(bǔ)償光纖 光柵傳感器5的智能筋端部6的外徑d2小于智能筋的外徑dl，其外套有一 一端封口的金屬管7，智能筋端部與金屬管之間有粘結(jié)劑——可采用智能筋 涂粘結(jié)劑后再套金屬管或金屬管套筋后再加粘結(jié)劑，該含有溫度補(bǔ)償光纖 光柵傳感器5的智能筋端部6懸空(參見圖2)。實(shí)施例三 一種具有對應(yīng)變溫度同時測量功能的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù) 合智能筋。該智能筋的基本結(jié)構(gòu)同實(shí)施例一，所不同之處在于所述的光纖光柵 纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中串有兩個溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器5" 52，該含溫 度補(bǔ)償光纖光柵傳感器5,、 52的智能筋端部6,、 62的外徑d2小于智能筋的 外徑dl，其外套有一兩邊開口的金屬管7p該金屬管的7!的兩端分別套在 含兩個溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器5,、 52的智能筋端部6i、 62，智能筋端部 與金屬管之間有粘結(jié)劑——可采用智能筋涂粘結(jié)劑后再套金屬管或金屬管 套筋后再加粘結(jié)劑，該含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器5i、 52的智能筋端部6" 62懸空，可以同時測量拉索的應(yīng)變和溫度(參見圖3)。作為本實(shí)用新型實(shí)施例的一種變換，所述智能筋中的光纖光柵傳感器 和溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的數(shù)量及分布可以根據(jù)需要決定。
權(quán)利要求1、一種光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，包括纖維增強(qiáng)筋及在纖維增強(qiáng)筋中沿長度方向分布的光纖及光纖光柵傳感器，其特征在于在非光柵段的光纖外套有塑料松套管，該塑料松套管隔離光纖與纖維增強(qiáng)筋相連結(jié)，光纖光柵傳感器之傳輸光纖從端部引出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，其特征在于 所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中串有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器，該 含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部的外徑d2小于智能筋的外徑dl， 其外套有金屬管，該含有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部懸空。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，其特征在于 所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中串有一個溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感 器，該含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部套有一一端封口的金屬管 金屬管，該含有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部懸空。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，其特征在于: 所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中串有兩個溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器(5^ 52)，該含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器(5。 52)的智能筋端部(6。 62) 套有一兩邊開口的金屬管(7》，該金屬管的(7》的兩端分別套在兩個含 溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器(5!、 52)的智能筋端部(6^ 62)，該含溫度補(bǔ) 償光纖光柵傳感器(5,、 52)的智能筋端部(6p 62)懸空。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，其 特征在于所述含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部與外套金屬管之 間有粘結(jié)劑。
專利摘要一種應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力工程結(jié)構(gòu)的受力構(gòu)件中的智能筋—光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋，包括纖維增強(qiáng)筋及在纖維增強(qiáng)筋中沿長度方向分布的光纖及光纖光柵傳感器，在非光柵段的光纖外套有塑料松套管，該塑料松套管與纖維增強(qiáng)筋相連結(jié)。所述光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中還串有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器，含有溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部的外徑小于智能筋的外徑、其外套有一金屬管，該含溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器的智能筋端部懸空。本實(shí)用新型光纖光柵纖維增強(qiáng)復(fù)合智能筋中塑料松套管隔離光纖與纖維增強(qiáng)筋相連，有利于引線操作，不會損壞光纖；其溫度補(bǔ)償方法可保證溫度補(bǔ)償光纖光柵傳感器不易損害。適用于布設(shè)在工程結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件中。
文檔編號G02B6/44GK201051164SQ200620170198
公開日2008年4月23日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者智 周, 歐進(jìn)萍, 鄧年春, 躍 龍 申請人:柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司