[发明专利]一种平行钢丝桥梁智能斜拉索

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉索结构，尤其是一种平行钢丝桥梁智能斜拉索。

背景技术

目前，我国桥梁、体育场馆等建筑多是采用拉索的支撑结构，一套拉索系统需要多副索体及索体两端的锚具配合承受支撑力。任何建筑都需要考虑到安全问题，因此拉索系统支撑的建筑，使用的拉索系统安全性就显得尤为重要，这就需要对整个拉索系统进行受力状况检测。

目前，常用的监测方法有：压力环监测方法、磁通量传感器监测方法、液压传感器监测方法。但是对拉索系统的受力监测是一项需长期测量并实时监测的工作，需要考虑监测器件的耐久性、存活率和稳定性。现有的监测器件大都属于锚具外加件，成本较高，安装后体积增大。

还有一种监测方法是在索体内编入光纤传感器，将光纤传感器编入于钢丝之间的间隙处，但是这种方式在使用的时候，光纤容易被钢绞线或钢丝挤破，影响光纤的工作性能。

随着技术的发展，钢丝外表加工凹槽，将光纤光栅粘贴到凹槽壁，然后填充保护层。这种方式虽然能提高光纤光栅在钢丝中的布设成活率及使用寿命，但是，索体的受力过程中会吸收钢丝的应变、降低应变测量的灵敏度。因此对光纤光栅的安装提出了新的要求。

而且光纤光栅的测量应变最大值远达不到钢丝屈服应变值，前期能获得较佳的监测结果，但是无法实现对钢丝服役期全寿命过程的监测，因此又对光纤光栅与钢丝之间的结合提出新的要求。

发明内容

本发明解决了现有技术中斜拉索的索体无法做到实时监测的缺陷，提供一种平行钢丝桥梁智能斜拉索，钢丝内设置凹槽，凹槽内设置光纤光栅，实现斜拉索实时监测，同时还能对光纤光栅进行保护。

本发明还解决了现有的光纤光栅粘贴到凹槽内壁，索体的受力过程中会降低应变测量的灵敏度的缺陷，提供一种平行钢丝桥梁智能斜拉索，光纤光栅与凹槽内壁相分离不直接粘贴，进而降低钢丝受力过程中对应变测量灵敏度的影响。

本发明还解决了现有的光纤光栅粘贴到凹槽内壁直接填充环氧树脂胶进行保护，环氧树脂胶的弹性模量较低，使得光纤光栅与钢丝之间会产生拉伸位移，保护力度较低的缺陷，提供一种平行钢丝桥梁智能斜拉索，环氧树脂胶填充时对钢丝进行预拉伸，钢丝自然回缩的时候对环氧树脂形成预压，挤出环氧树脂胶内部的气泡，同时提高环氧树脂胶的弹性模量，进而提高对光纤光栅的封装保护，也相应提高了光纤光栅的极限抗拉能力。

本发明还解决了现有的光纤光栅无法对温度变化做出反应，测量结构无法根据温度变化进行修正的缺陷，提供一种平行钢丝桥梁智能斜拉索，利用共线技术，光纤光栅与温度传感器并行同时设置与凹槽内，进行温度补偿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平行钢丝桥梁智能斜拉索，包括由多股钢丝扭合而成的索体，索体中心钢丝的外周上设置有凹槽，凹槽具有沿中心钢丝外周螺旋状延伸的螺旋段，凹槽内设置有光纤光栅应变传感器，光纤光栅应变传感器与凹槽内壁之间由环氧树脂胶隔离，凹槽由环氧树脂胶填充并固定保护光纤光栅传感器。凹槽内埋入光纤光栅应变传感器，避免光纤光栅应变传感器暴露在钢丝外而出现挤破，光纤光栅应变传感器即可对索体实时进行监测；光纤光栅应变传感器与凹槽内壁之间由环氧树脂胶隔离，不是直接接触，进而降低索体受力过程中对应变测量灵敏度的影响；凹槽在中心钢丝外部具有螺旋段，螺旋段指凹槽沿着中心钢丝外表呈螺旋形布置，凹槽呈螺旋形，则凹槽内的光纤光栅应变传感器也呈螺旋形布置，这样在钢丝承受同等荷载下，光纤光栅传感器轴向应变可以随凹槽螺旋段倾斜角度增大而减少，避免光纤光栅应变传感器拉伸应变过大而出现断裂，解决光纤光栅应变传感器监测量程不足的问题。

作为优选，环氧树脂胶分两次填充，两次填充均是中心钢丝在预拉下进行。两次填充环氧树脂胶即可对凹槽内壁做预处理，避免光纤光栅应变传感器直接与凹槽内壁相接触；填充在中心钢丝预拉下进行，这样填充后中心钢丝回缩，使得环氧树脂胶产生预压效果，预压后能挤出环氧树脂胶内部的气泡，从而提高环氧树脂胶的弹性模量，进而提高对光纤光栅的封装保护，也相应提高了光纤光栅的极限抗拉能力，使得工作时，光纤光栅应变传感器不受力或者受微小应力，避免产生疲劳破坏，提高疲劳寿命，实现对索体施工和服役全生命周期的监测。

作为优选，两次填充中，第一次以刷胶的方式涂覆到凹槽内壁，第二次是放置光纤光栅应变传感器后以填充的方式注入到凹槽内。

作为优选，环氧树脂胶在凹槽的口部位置呈凹弧状。凹弧相对中心钢丝外周属于凹陷，这样外围钢丝就不会对凹槽内的环氧树脂胶产生挤压。