[发明专利]一种含有外包橡胶光纤的智能拉索及其制作方法

说明书

本发明涉及一种含有外包橡胶光纤的智能拉索及其制作方法，智能拉索包括多根钢丝以及至少一根智能丝，钢丝与智能丝绞制在一起，智能丝包括光纤以及套设在光纤外部的橡胶外层，橡胶外层将光纤与钢丝相分隔。与现有技术相比，本发明智能拉索利用橡胶的剪切强度解决了当光纤和钢丝绞制在一起时光纤强度不足的问题，能够实时测量钢丝应力，同时利用橡胶阻尼较高的特点，有效降低了拉索的振动。

技术领域

本发明属于斜拉桥技术领域，涉及一种含有外包橡胶光纤的智能拉索及其制作方法，智能拉索用于斜拉桥的斜拉索。

背景技术

斜拉索是斜拉桥的生命线，负责承受作用在桥梁结构上的静载和动载，一般需要有30年以上的使用寿命。由于斜拉索布置在梁体外部，受外界因素影响较大，在服役过程中钢丝易产生腐蚀退化和振动疲劳退化问题，严重影响桥梁的耐久性。因此如何实现对缆索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。

现有的索力测量方法主要分为外加检测部件、内部植入检测部件两类方法。内部植入检测部件法使传感器与缆索融合成一个整体，使缆索具备自感知索力的能力，所以又称智能缆索技术。复合筋(应变传感器)法作为智能缆索技术的典型代表，虽然具有诸多的显著进步与优势，但仍存在尚待改进之处：1.在缆索扭绞过程中，复合筋需与单钢丝一起扭绞，承受非常大的剪切力作用，较易造成复合筋中传感元件的破坏；2.缆索的索身部分实际正常工作应变在4000με左右，而现有光纤应变传感元件的稳定应变工作区间仅在3500με以下，当桥梁及缆索结构发生轻微破坏、或缆索内部分钢丝发生断裂时，缆索应变范围会大大超出现有应变传感技术的应变工作范围。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种含有外包橡胶光纤的智能拉索及其制作方法。光纤外包裹的橡胶外层通过自身的剪切变形抵消一部分斜拉索的工作应变，光纤在正常工作条件下监测缆索的变形。同时橡胶外层也将钢丝和光纤隔离开来，防止钢丝中较大的湿度影响光纤的正常工作。此外，橡胶外层的存在还具有增加拉索阻尼的作用，当缆索振动时，橡胶材料通过自身的压缩变形来增加拉索的阻尼力，有效减少振幅。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种含有外包橡胶光纤的智能拉索，该智能拉索包括多根钢丝以及至少一根智能丝，所述的钢丝与智能丝绞制在一起，所述的智能丝包括光纤以及套设在光纤外部的橡胶外层，所述的橡胶外层将光纤与钢丝相分隔。

进一步地，所述的橡胶外层的内部设有孔道，所述的光纤位于孔道内。橡胶外层内预留孔道，用于容纳光纤。光纤光栅反射波长为1550-1600nm，反射率为30-90％。

进一步地，所述的孔道的内径为1-3mm。

进一步地，所述的光纤与橡胶外层之间填充有环氧树脂层。环氧树脂层用于将光纤胶结固定。

进一步地，所述的橡胶外层的外表面涂覆有耐高温涂层。

进一步地，该智能拉索还包括同时绕设在钢丝与智能丝外部的高强度聚酯纤维带。

进一步地，所述的高强度聚酯纤维带的外部套设有高密度聚乙烯护套。钢丝与智能丝经扭绞后绕包高强度聚酯纤维带，再热挤高密度聚乙烯(PE)形成高密度聚乙烯护套。

进一步地，所述的智能拉索的两端均设有锚具。锚具与智能拉索间通过灌注环氧树脂冷铸锚固连接。

进一步地，所述的智能拉索的两端均设有与光纤电连接的光时域反射仪。光时域反射仪通过导线与光纤电连接。

一种含有外包橡胶光纤的智能拉索的制作方法，该方法包括以下步骤：

1)选取所需长度的橡胶外层，并将光纤穿入橡胶外层的孔道内，同时在光纤两端预留出引出线；