[发明专利]一种基于光纤应变传感器的单丝索力测量方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤应变传感器的单丝索力测量方法，其结构包括缆索，密封锚固区，承力锚固区，PE保护材料，高强度复合带，光纤应变传感器，焊点，传输光纤和外围单丝，其特征在于：所述密封锚固区的外围设有传感单丝，所述传感单丝由光纤应变传感器与外围单丝轴向平行固定，通过多组传感单丝的应变量测量间接计算得到钢缆索的索力，本发明将光纤应变传感单元进行金属化封装，在制备钢缆索的缆索成型扭绞阶段，通过焊接方式与缆索外围单丝固定，形成传感单丝。增加多组独立传感单丝，避免光纤传感器在锚头复杂结构中及钢缆索制造过程中失效，提高了应变测量的准确度和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种缆索索力测量技术，具体为一种基于光纤应变传感器的单丝索力测量方法。

背景技术

桥梁拉索的受力情况是反映桥梁是否处于正常运营状态的重要标志之一，准确测定桥梁拉索索力具有重要的实际意义。

现有的索力测量方法主要有压力传感器法、振频法、磁弹性法。压力传感器法中承力环与传感器都承受缆索的持续性压力，极易造成承压环及其传感器疲劳；振频法受限于缆索自身的长度、密度、垂度等多个边界条件，导致计算结果差异很大；磁弹性法中线圈的磁参数不仅受缆索的张力影响，还受缆索自身材料、缆索防护材料的影响，更受环境温度、湿度的影响，难以获得较高的测量精度。而内部植入检测部件法在于传感器与缆索融为一体，其中复合筋法作为典型代表。复合筋法：由于复合筋材料为有机材料，各向异性，短期可用，长期不可靠，不稳定，长期使用，较易发生蠕变，极易于后期发生误判。

对于缆索内某一根单丝而言，由于受到的张力相同，单丝全长上的应变分布近似均匀，所以复合筋法全长埋入测量缆索应变的方法与局部埋入测量缆索应变的方法在本质上是一致的。基于以上的考虑，提出了一种多组光纤应变传感器与外围单丝固定的方法，工艺实现简单，测量稳定可靠，更适于缆索索力测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤应变传感器的单丝索力测量方法，解决了背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光纤应变传感器的单丝索力测量方法，其结构包括缆索，密封锚固区，承力锚固区，PE保护材料，高强度复合带，光纤应变传感器，焊点，传输光纤和外围单丝，其特征在于：所述密封锚固区的外围设有传感单丝，所述传感单丝由光纤应变传感器与外围单丝轴向平行固定，通过多组传感单丝的应变量测量间接计算得到钢缆索的索力。

作为本发明的一种优选实施方式，所述传感单丝需要制作多组，并在出厂前利用缆索超张拉过程中的拉力值对每一组传感单丝应变数据进行标定，标定成功并测试合格后才可投入使用。

作为本发明的一种优选实施方式，光纤应变传感单元需要进行金属化封装，即通过打磨、镀金属工艺形成外围坚固的光纤应变传感器，再利用焊接和电镀的工艺使得光纤应变传感器与外围单丝固定，形成传感单丝。

作为本发明的一种优选实施方式，所述光纤应变传感器与外围单丝固定需在制备缆索的扭绞阶段，且紧靠密封锚固区的位置，光纤应变传感器与对应的传输光纤铺设于外围单丝之间的凹槽内。

作为本发明的一种优选实施方式，所述光纤应变传感器的传输光纤通过缠绕高强复合带与钢缆索绑扎固定，传输光纤延伸到承力锚固区外。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明将光纤应变传感单元进行金属化封装，在制备钢缆索的缆索成型扭绞阶段，通过焊接方式与缆索外围单丝固定，形成传感单丝。增加多组独立传感单丝，避免光纤传感器在锚头复杂结构中及钢缆索制造过程中失效，提高了应变测量的准确度和稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：