[实用新型]内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及的是一种可适用于斜拉桥、悬索桥、拱桥等缆索承重结构的内置传感器的智能缆索装置。

(二)背景技术

现代大跨度桥梁的缆索系统是斜拉桥和悬索桥的核心构件，大跨径桥梁结构的自重和桥上动载，绝大部分是通过缆索系统传递到塔柱上，缆索的工作状态是直接反映桥梁是否处于安全状态的重要标志之一。但由于构造设计、环境腐蚀、疲劳积累等原因，缆索在服役期间难免出现不同程度的损伤和劣化。若能将传感器有机地集成到缆索内部，使其自身能够测量内部应力、温度等参数，使其从一个单纯承力的缆索上升为具有自动感知能力的智能缆索，同时也实现了兼顾缆索的整体受力与局部丝受力监测的可能，将更有利于人们掌握缆索自身以及全桥的结构安全与运营状态，及时发现事故先兆、防止突发性事故发生。

光纤光栅是一种性能优良的敏感元件，可通过布拉格反射波长的移动来感应外界微小应变变化而实现对结构应力、温度等参数实现在线监测。它具有不怕恶劣环境、不受环境噪声干扰、抗电磁干扰、集传感与传输于一体、构造简单、使用方便、测量精度高等特点。

但是未经特殊处理的光纤光栅很脆弱，直接布设于缆索中，容易被破坏。将光纤光栅与缆索相结合，涉及到如何将光纤光栅以何种封装形式进行封装，提高光纤光栅传感器及光纤在缆索制造及应用过程中的存活率；如何将封装的光纤光栅传感器内置于缆索内部，确保光纤光栅传感器埋植工艺可靠；如何有效地将光纤光栅信号无失真地引出缆索体外等问题。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种能提高光纤光栅传感器及光纤在缆索制造及应用过程中的存活率、确保光纤光栅传感器埋植工艺可靠以及能有效地将光纤光栅信号无失真地引出缆索体外的内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种内置光纤光栅传感器的桥梁用智能缆索装置，包括锚杯、分丝板、连接筒、内置于连接筒部位的光纤光栅传感器以及索体，所述光纤光栅传感器包括光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器，将所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器先进行封装，并将光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的尾纤引出，封装后的光纤光栅应变传感器固定连接于连接筒部位的外层钢丝上，封装后的光纤光栅温度传感器悬置于连接筒部位的钢丝上，在所述分丝板上穿孔，在所述连接筒和锚杯内预先埋入预留钢管，该预留钢管由所述分丝板上的穿孔引出，将光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的的尾纤接入光纤线缆，该光纤线缆通过所述预留钢管从缆索中引出，将从缆索中引出的光纤线缆接入一光纤光栅解调仪；通过监测光纤光栅中心波长的变化，可实现对缆索内温度、缆索的整体受力情况及缆索内钢丝的应力分布状况进行实时监测。

所述光纤光栅应变传感器的封装结构是：所述光纤光栅应变传感器包括第一光纤光栅、中间轴向第二钢管、第一钢管、直径略粗的第一保护钢管以及用于与缆索用钢丝连接的支座，所述第一保护钢管有一件，第二钢管、支座、第一钢管均有二件，二件第二钢管、二件支座、二件第一钢管左右对称布置于所述第一保护钢管的左右两边，其中第二钢管的直径＜第一钢管的直径＜第一保护钢管的直径，所述第二钢管中间轴向开槽，将支座上部区域穿孔，将一定标距的第一钢管中间穿过所述支座上部区域穿孔连接在支座上。将直径略大、长度合适的第一保护钢管的两端分别套装在所述二件第一钢管的一端，第一钢管的另一端套装在所述第二钢管的一端，将第一光纤光栅穿过第二钢管、第一钢管和第一保护钢管，光栅栅区在第一保护钢管中心位置，将第一光纤光栅两端用胶固定在二个第二钢管的槽内，第二钢管开槽处外套第二热缩套保护开槽部位，所述第一光纤光栅两端尾纤由所述第二钢管的另一端引出，将光纤光栅应变传感器的支座与所述缆索的钢丝相连接，光纤光栅应变传感器外罩保护罩保护，用胶泥密封保护罩与钢丝密封处，胶泥密封后的钢丝空隙处外面再用胶带密封，形成完全封装后的光纤光栅应变传感器。

所述的光纤光栅温度传感器的封装结构是：所述的光纤光栅温度传感器包括第二光纤光栅、第二保护钢管和第二热缩套，第二光纤光栅悬置于第二保护钢管内，从第二保护钢管内引出尾纤，引出处用胶固定，并用第二热缩套热缩保护。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种在缆索的连接筒部位内置光纤光栅传感器的智能缆索装置，通过外接光纤光栅解调仪，测量光纤光栅中心波长的变化，可对缆索内应力分布状况及缆索的整体受力状况进行实时监测，满足特大桥梁的健康监测要求，提高大桥的安全性。

(四)附图说明

图1为本实用新型的光纤光栅应变传感器结构示意图。