一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，該智能碳板包括：光纖光柵傳感器、設(shè)置于光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于包覆部外側(cè)的錨固組件，包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器通過測試跳線與光纖光柵解調(diào)儀連接。本實用新型纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器和包覆部有機(jī)結(jié)合起來，減少了外貼傳感器的復(fù)雜工序，消除了傳感器安裝誤差，保證了傳感器的存活率，滿足了工程監(jiān)測需求，可廣泛用于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全狀態(tài)監(jiān)測。
【專利說明】
一種纖維増強(qiáng)塑料智能碳板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力碳纖維板作為一種提高建筑與橋梁結(jié)構(gòu)體系自身強(qiáng)度及自穩(wěn)能力的加固結(jié)構(gòu)，具有施工方便、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，已在橋梁、建筑等工程中獲得廣泛應(yīng)用，例如在河南連霍高速加固項目中，采用了預(yù)應(yīng)力碳纖維板對混凝土T梁、空心板梁進(jìn)行加固以提高河南連霍高速梁體結(jié)構(gòu)的承載能力。然而目前工程中慣用的鋼板加固等尚存在自重大、運(yùn)輸和安裝困難、不易切割及切割時易產(chǎn)生火花等不足，其制約了鋼板加固的應(yīng)用；同時鋼板加固在工程環(huán)境中易腐蝕，其不僅影響結(jié)構(gòu)的耐久性并帶來巨大工程安全隱患，嚴(yán)重時甚至引發(fā)重大工程事故。為了克服上述鋼板加固的不足，基于纖維增強(qiáng)塑料的抗拉強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性，研制開發(fā)新型高性能纖維增強(qiáng)塑料碳纖維板已成為建筑與橋梁結(jié)構(gòu)加固工程領(lǐng)域的重要課題。
[0003]另一方面，如何實現(xiàn)碳板受力及損失狀態(tài)的實時監(jiān)測、確保預(yù)應(yīng)力碳板加固工程長期安全穩(wěn)定，也是建筑與橋梁結(jié)構(gòu)加固工程技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前國內(nèi)外對梁體的受力及損傷狀態(tài)測試方法主要采用外貼傳感器測試其在荷載作用下的受力和損傷狀態(tài)。但此方法存在工序復(fù)雜、安裝誤差較大、存活率低、耐久性差及長期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，難以滿足長期穩(wěn)定監(jiān)測需求。而近年來發(fā)展起來的光纖光柵傳感技術(shù)具有性能穩(wěn)定、耐久性好、靈敏度高、抗電磁干擾強(qiáng)、便于測量、集數(shù)據(jù)傳輸和傳感于一體及易于與纖維增強(qiáng)樹脂材料復(fù)合等獨(dú)特優(yōu)勢，為解決建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程受力及損傷狀態(tài)的長期穩(wěn)定監(jiān)測難題提供了新的技術(shù)思路。
[0004]目前已有相關(guān)學(xué)者嘗試采用光纖光柵測試技術(shù)對碳板的受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而評價碳板的受力及損失狀態(tài)。但其測試方法仍存在以下局限性:①采用的裸光柵或光纖表面粘貼的傳感器布設(shè)工藝存在傳感器及傳輸線路易損壞的致命缺點(diǎn)，難以適應(yīng)粗放式施工要求;②傳感器粘貼布設(shè)所采用的膠黏劑，其耐久性沒有基本保障，無法確保碳板受力狀態(tài)的長期穩(wěn)定監(jiān)測;③外貼傳感器工藝復(fù)雜，容易產(chǎn)生安裝誤差。
[0005]因此，預(yù)應(yīng)力碳板的受力測試和損傷評估亟需可靠測試手段和技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、耐腐蝕且具有自監(jiān)測功能的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板包括:光纖光柵傳感器、設(shè)置于光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于包覆部外側(cè)的錨固組件，包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器通過測試跳線與光纖光柵解調(diào)儀連接。
[0009]本實用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器與纖維增強(qiáng)塑料有機(jī)結(jié)合起來，形成一體式的結(jié)構(gòu)。光纖光柵傳感器通過與光纖光柵解調(diào)儀連接，將光纖光柵感測得到的代表碳板對應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置或易損位置應(yīng)變的光信號傳遞給光纖光柵解調(diào)儀，從而采用局部高精度光纖光柵對碳板對應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵或易損部位的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測、定量分析。
[0010]本實用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板能夠有效地監(jiān)測、評估碳板使用過程中的錨固環(huán)境、受力及損失狀態(tài)，為反饋指導(dǎo)碳板施工及加固后結(jié)構(gòu)的安全評定提供直接的信息。纖維增強(qiáng)塑料智能碳板繼承了纖維增強(qiáng)塑料輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性及易切割等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)工程實際需要加工、切割成任意長度，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)加固工程。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進(jìn):
[0012]作為優(yōu)選的方案，光纖光柵傳感器為一根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖。
[0013]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單。
[0014]作為優(yōu)選的方案，光纖光柵傳感器為平行布設(shè)的多根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖。
[0015]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單。
[0016]作為優(yōu)選的方案，錨固組件包括固定端錨部件和張拉端錨部件，固定端錨部件套設(shè)于包覆部的固定端，張拉端錨部件套設(shè)于包覆部的張拉端。
[0017]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)牢固，便于進(jìn)行纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的張拉。
[0018]作為優(yōu)選的方案，在包覆部外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置，錨頭保護(hù)裝置設(shè)置于測試跳線與固定端錨部件之間，用于保護(hù)測試跳線。
[0019]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)牢固，錨頭保護(hù)裝置對測試跳線進(jìn)行保護(hù)。
[0020]作為優(yōu)選的方案，固定端錨部件和張拉端錨部件為楔形夾片式錨頭。
[0021]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡單。
[0022]作為優(yōu)選的方案，包覆部由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。
[0023]采用上述優(yōu)選的方案，效果好。
[0024]作為優(yōu)選的方案，在包覆部的外表面設(shè)有凹槽和/或凸起。
[0025]采用上述優(yōu)選的方案，可以有效保證包覆部與加固結(jié)構(gòu)體連接的緊固度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型實施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0027]圖2為本實用新型實施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的剖視圖之一。
[0028]圖3為本實用新型實施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0029]圖4為本實用新型實施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0030]圖5為本實用新型實施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的剖視圖之二。
[0031]其中:I光纖光柵傳感器、11單模光纖、2包覆部、3測試跳線、4固定端錨部件、5張拉端錨部件、6錨頭保護(hù)裝置、7光纖光柵解調(diào)儀、8加固結(jié)構(gòu)體。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的優(yōu)選實施方式。
[0033]為了達(dá)到本實用新型的目的，纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的其中一些實施例中，
[0034]為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0035]如圖1-3所示，一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板包括:光纖光柵傳感器1、設(shè)置于光纖光柵傳感器I外側(cè)的包覆部2以及設(shè)置于包覆部2外側(cè)的錨固組件，包覆部2由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器I通過測試跳線3與光纖光柵解調(diào)儀7連接。包覆部2的外表面呈光滑板體。
[0036]光纖光柵傳感器I為一根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖11。
[0037]錨固組件包括固定端錨部件4和張拉端錨部件5，固定端錨部件4套設(shè)于包覆部2的固定端，張拉端錨部件5套設(shè)于包覆部2的張拉端。在本實施例中，固定端錨部件4和張拉端錨部件5為楔形夾片式錨頭。
[0038]在包覆部2外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置6，錨頭保護(hù)裝置6設(shè)置于測試跳線3與固定端錨部件4之間，用于保護(hù)測試跳線3。
[0039]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備方法，用于制備纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，具體包括以下步驟:
[0040]一、備料:先將纖維增強(qiáng)塑料和光纖光柵傳感器I預(yù)先準(zhǔn)備好；
[0041 ] 二、入模:將纖維增強(qiáng)塑料和光纖光柵傳感器I 一起送入模具中；
[0042]三、固化:將纖維增強(qiáng)塑料加熱牽引固化成型；
[0043]四、拉伸成型:拉擠設(shè)備對固化后的纖維增強(qiáng)塑料進(jìn)行拉伸成型，纖維增強(qiáng)塑料在光纖光柵傳感器外部形成包覆部2;
[0044]五、制作測試跳線3，在光纖光柵傳感器I的一端熔接測試跳線3，并在測試跳線3的一端安裝錨頭保護(hù)裝置6;
[0045]六、安裝錨固組件，在包覆部2的固定端安裝固定端錨部件4，在包覆部2的張拉端安裝張拉端錨部件5。
[0046]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備方法制作工藝簡單，光纖光柵傳感器I與外部的增強(qiáng)塑料纖維包覆部2固結(jié)性能良好，兩者可以一起協(xié)調(diào)變形，具有優(yōu)異的智能感知特性。
[0047]在將一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備好后，根據(jù)智能碳板確定的長度，在加固結(jié)構(gòu)體8底面進(jìn)行定位鉆孔、植螺栓并安裝支座，進(jìn)行智能碳板的張拉，張拉后采用碳板膠將板體安裝固定，并進(jìn)行成品保護(hù)。
[0048]由于光纖光柵傳感器I與光纖光柵解調(diào)儀7連接，構(gòu)建智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)光纖光柵中心波長變化，可以測得碳板在光纖光柵傳感器處的應(yīng)變。通過碳板在光纖光柵傳感器處的應(yīng)變可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全評定。
[0049]本實用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器與纖維增強(qiáng)塑料有機(jī)結(jié)合起來，兩者可以一起協(xié)調(diào)變形。光纖光柵傳感器I通過與光纖光柵解調(diào)儀7連接，將光纖光柵感測得到的代表碳板對應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置或易損位置應(yīng)變的光信號傳遞給光纖光柵解調(diào)儀7，從而采用局部高精度光纖光柵對碳板對應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵或易損部位的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測、定量分析。
[0050]光纖光柵傳感器I能夠有效地監(jiān)測、評估碳板使用過程中的錨固環(huán)境、受力及損傷狀態(tài)變化，為反饋指導(dǎo)碳板施工及加固后結(jié)構(gòu)的安全評定提供直接的信息。纖維增強(qiáng)塑料智能碳板繼承了纖維增強(qiáng)塑料輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性及易切割等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)工程實際需要加工切割成任意長度，適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)加固工程。在智能碳板內(nèi)植入的光纖光柵傳感器I減少了外貼傳感器的復(fù)雜工序，消除了傳感器安裝誤差，碳板的保護(hù)保證了傳感器的存活率，滿足了工程監(jiān)測需求，可廣泛用于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全狀態(tài)監(jiān)測中。
[0051]如圖4和5所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實用新型的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，光纖光柵傳感器I為平行布設(shè)的兩根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖11。
[0052]采用上述優(yōu)選實施例的方案，測試效果更好。
[0053]為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實用新型的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，包覆部2由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。
[0054]采用上述優(yōu)選實施例的方案，保護(hù)效果更好。
[0055]為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實用新型的實施效果，在另外一些實施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，在包覆部2的外表面設(shè)有凹槽和凸起。
[0056]采用上述優(yōu)選實施例的方案，可以有效保證包覆部2與加固結(jié)構(gòu)體連接的緊固度。
[0057]以上僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，包括:光纖光柵傳感器、設(shè)置于所述光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于所述包覆部外側(cè)的錨固組件，所述包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，所述光纖光柵傳感器通過測試跳線與光纖光柵解調(diào)儀連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述光纖光柵傳感器為一根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述光纖光柵傳感器為平行布設(shè)的多根寫入了一個或多個光纖光柵的單模光纖。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述錨固組件包括固定端錨部件和張拉端錨部件，所述固定端錨部件套設(shè)于所述包覆部的固定端，所述張拉端錨部件套設(shè)于所述包覆部的張拉端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，在所述包覆部外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置，所述錨頭保護(hù)裝置設(shè)置于所述測試跳線與所述固定端錨部件之間，用于保護(hù)所述測試跳線。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述固定端錨部件和所述張拉端錨部件為楔形夾片式錨頭。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述包覆部由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，在所述包覆部的外表面設(shè)有凹槽和/或凸起。
【文檔編號】G01L1/24GK205593684SQ201620401526
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】歐進(jìn)萍, 周智, 白石
【申請人】智性纖維復(fù)合加固南通有限公司