[发明专利]含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及安装方法

说明书

本发明涉及一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及安装方法，包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，索股两端套有连接筒，连接筒外端设有锚具，锚具与索股间通过灌注环氧冷铸填料锚固连接；首先计算主缆用索股长度，制作含光纤光栅传感器的光纤，将含有光纤光栅传感器的光纤、碳纤维及环氧树脂制作成碳纤维复合材料智能筋，将一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝组成索股，在索股两端配置锚具及连接筒，光纤从索股两端的锚具尾部引出，通过导线连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪上。采用该索股的主缆可以实时监测主缆不同部位的变形及应力状态，提高悬索桥主缆使用安全性。

技术领域

本发明涉及一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及安装方法，主要用于悬索桥主缆。

背景技术

主缆是悬索桥的主要承重构件，难以更换，被称为悬索桥的生命线，一般需要有100年以上的使用寿命，在服役过程中，主缆钢丝会受到海洋性气候、水分等腐蚀介质的影响而发生锈蚀，严重影响桥梁的安全性和耐久性。因此如何实现对主缆长期工作状态的实时监测，确保使用期内的安全，是现代桥梁缆索技术发展的关键。

由于主缆本身的几何线形构造特点，悬索桥主缆钢丝在不同部位的变形及应力并不相同，例如在鞍座及索夹处主缆钢丝存在弯曲及摩擦引起的应力。传统的应力检测手段，存在精度低、稳定性差、无法获得主缆不同部位的应力状态、不能实时在线监测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提出一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及安装方法，采用该索股的主缆可以实时监测主缆不同部位的变形及应力状态，为主缆在服役期健康状态提供科学数据，避免了风险。

本发明的目的是这样实现的：

一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，所述碳纤维复合材料智能筋包括光纤，光纤上设有若干光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装于主缆索股上的主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点位置,索股表面通过缠包带包扎。

优选地，所述索股横截面为六边形，索股中碳纤维复合材料智能筋与钢丝根数之和为61根、91根、127根或169根。

本发明提供一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股的安装方法，首先计算悬索桥主缆用索股长度，找到关键部位在索股的位置，制作光纤，并根据关键部位的位置在光纤上布置光纤光栅传感器；然后将光纤两端套上塑料松管，通过拉挤成型工艺将含有光纤光栅传感器的光纤、碳纤维及环氧树脂制作成碳纤维复合材料智能筋；然后将碳纤维复合材料智能筋的两端从含有塑料松管的部位剥开，露出光纤，可采用不锈钢套管保护外露光纤；将一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝组成索股，然后用高强度定型缠包带等间距地对成型后的索股进行定型包扎；索股两端配有锚具，碳纤维复合材料智能筋及钢丝在锚具中发散开来，用分丝板来定位；锚具中灌注环氧冷铸填料；光纤从索股两端的锚具尾部引出，通过导线连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪上；在悬索桥主缆施工和服役期间，通过光时域反射仪监测碳纤维复合材料智能筋在主缆不同关键部位的变形和应力状态，根据相邻钢丝与碳纤维复合材料智能筋变形一致的原则，获得钢丝在主缆不同关键部位的变形和应力状态。

优选地，所述光纤光栅传感器具有高微应变量及耐高温特性，微应变量达8000με～16000με，耐温达180℃以上。

优选地，所述用于制作碳纤维复合材料智能筋的环氧树脂采用耐高温环氧树脂，要求环氧树脂的玻璃化温度为220℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股及制作方法将含光纤光栅传感器的光纤、碳纤维复合材料筋与悬索桥主缆钢丝索股有机结合，较好地解决了将光纤光栅传感器应用于悬索桥主缆钢丝索股的保护问题以及布设工艺的问题，能有效地保护光纤及光纤光栅传感器，延长使用寿命。