[发明专利]含碳纤维复合材料筋的智能缆索及制索方法

权利要求书

1.一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：它包括索股(9)，所述索股(9)包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋(1)与若干根钢丝(6)，索股(9)经扭绞后绕包高强度聚酯纤维带(7)，再热挤高密度聚乙烯形成高密度聚乙烯护套(8)，所述索股(9)两端套有连接筒(11)，连接筒(11)外端设有锚具(10)，锚具(10)与索股(9)间通过灌注环氧冷铸填料(14)锚固连接,所述碳纤维复合材料智能筋(1)包括光纤(2)，光纤(2)上设有若干光纤光栅传感器(3)，光纤(2)两端套有塑料松管(4)并露出部分，露出部分通过不锈钢套管(5)保护，所述光纤光栅传感器(3)安装于缆索长度中点及上下锚固点。

2.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述含有光纤光栅传感器(3)的光纤(2)从索股(9)两端的锚具(10)尾部引出，所述光纤(2)通过导线(16)连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪(17)上。

3.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述锚具(10)内设有分丝板(13)，所述锚具(10)上设有外螺母(12)。

4.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述连接筒(11)中灌注环氧树脂密封料(15)。

5.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索，其特征在于：所述塑料松管(4)长度为1米至2米。

6.一种制造权利要求1所述含碳纤维复合材料筋的智能缆索的制索方法，其特征在于：首先确定缆索长度，找到关键部位，制作光纤(2)，并根据关键部位的位置在光纤(2)上布置光纤光栅传感器(3)；然后将光纤(2)两端套上塑料松管(4)，通过拉挤成型工艺将含有光纤光栅传感器(3)的光纤(2)、碳纤维及环氧树脂制作成碳纤维复合材料智能筋(1)；然后将碳纤维复合材料智能筋(1)的两端从含有塑料松管(4)的部位剥开，露出光纤(2)，采用不锈钢套管(5)保护外露光纤(2)；将一根或多根碳纤维复合材料智能筋(1)与若干根钢丝(6)组成索股(9)，经左旋轻度扭绞1～3°后绕包高强度聚酯纤维带(7)，定型索股(9)，将定型后的索股(9)热挤高密度聚乙烯，形成高密度聚乙烯护套(8)；然后将索股(9)两端的高密度聚乙烯护套(8)及高强度聚酯纤维带(7)剥除，露出碳纤维复合材料智能筋(1)及钢丝(6)，在索股(9)两端配置锚具(10)及连接筒(11)，碳纤维复合材料智能筋(1)及钢丝(6)在锚具(10)中发散开来，用分丝板(13)定位住，所述锚具(10)中灌注环氧冷铸填料(14)，所述连接筒(11)中灌注常温固化环氧树脂密封料(15)；含光纤光栅传感器(3)的光纤(2)从索股(9)两端的锚具(10)尾部引出，通过导线(16)连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪(17)上；最后在缆索施工和服役期间，通过光时域反射仪(17)监测碳纤维复合材料智能筋(1)在缆索不同关键部位的变形和应力状态，根据相邻钢丝(6)与碳纤维复合材料智能筋(1)变形一致的原则，获得钢丝(6)在缆索不同关键部位的变形和应力状态。

7.根据权利要求6所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索的制索方法，其特征在于：所述光纤光栅传感器(3)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。

8.根据权利要求6所述的一种含碳纤维复合材料筋的智能缆索的制索方法，其特征在于：所述用于制作碳纤维复合材料智能筋(1)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℃。