[实用新型]一种用于监测预应力钢绞线腐蚀断裂的智能锚具

说明书

本实用新型提供了一种用于监测预应力钢绞线腐蚀断裂的智能锚具，属于结构健康监测技术领域。该用于监测钢绞线腐蚀断裂的智能锚具包括钢绞线、工作夹片、工作锚环、凹槽盖、锚垫片、螺旋筋、波纹管、光子晶体光纤传感器和橡胶软管。该智能锚具基于光子光纤干涉仪工作原理，采用特殊封装方法，利用光子晶体光纤中光信号对局部不均匀压力变化敏感的特性，实现在不影响钢绞线锚具正常工作的情况下实时监测工作锚环面上的预紧力变化，从而准确反映出钢绞线腐蚀断裂的情况。本实用新型灵敏度高，操作简单，实用性强，具有广阔的应用前景和推广市场。

技术领域

本实用新型涉及一种用于监测预应力钢绞线腐蚀断裂的智能锚具，属于结构健康监测领域，尤其用于预应力钢绞线腐蚀断裂的监测。

背景技术

在近年来建筑行业的发展中，钢绞线已经在桥梁拉索以及预应力锚杆中得到了广泛的应用。钢绞线不仅具有非常高的抗拉强度，而且还具有很好的松弛性，在建筑行业当中起到了不可替代的作用。然而，与普通钢筋一样，钢绞线也会发生腐蚀，腐蚀后的钢绞线承载能力大大降低，腐蚀严重的钢绞线甚至会发生断裂，严重危及建筑结构的使用安全性。因此，必须对钢绞线的性能进行实时监测，对发生腐蚀断裂的钢绞线及时采取安全防护措施，避免由此引起的工程事故以及人员伤亡。

目前常用的预应力钢绞线腐蚀断裂监测的方法有声发射法、超声导波法、磁通量传感器监测法、频率计法以及应变片监测法。声发射法以及超声导波法监测范围不易确定，且采集信号容易受到环境因素的干扰，造成测量精度降低。磁通量传感器的内部线圈之间的磁场相互干扰，测量精度不高。频率计监测法要求被测对象仅做微幅振动且无横向外推力，容易受阻尼器等端部约束的影响，其应用受到限制。应变片监测是目前使用比较广泛的方法，但是在实际应用中存在耐久性差，使用寿命短的弊端，难以实现结构运营阶段的受力监测。

光纤传感器尺寸小，重量轻，抗电磁干扰，抗腐蚀性强，一些基于光纤的传感器也被用来监测钢绞线的腐蚀断裂。与传统的钢绞线腐蚀断裂监测方法相比，基于光子晶体光纤的预应力钢绞线腐蚀断裂监测的智能锚具制作简单，灵敏度高，测量结果可靠并且制作成本较低，同时还不会影响钢绞线的正常工作，其监测结果可为钢绞线耐久性评定以及加固维修提供重要依据。

实用新型内容

针对现有技术的问题，本实用新型提供了一种用于监测预应力钢绞线腐蚀断裂的智能锚具，该智能锚具基于光子晶体光纤传感器制作而成，该光子晶体光纤传感器对局部不均匀压力变化敏感，可以通过对施加在其上的局部压力的变化实现间接监测钢绞线的腐蚀断裂情况。该装置的测量结果可靠，可以为钢绞线耐久性评定以及加固维修提供重要依据。

本实用新型的技术方案：

一种用于监测预应力钢绞线腐蚀断裂的智能锚具，包括钢绞线1、工作夹片 2、工作锚环3、凹槽盖4、锚垫片5、螺旋筋6、波纹管7、光子晶体光纤压力传感器8和塑料软管9；其中光子晶体光纤压力传感器8由第一单模光纤10、光子晶体光纤11和第二单模光纤12熔接而成；其中第一单模光纤10和第二单模光纤12包括单模光纤纤芯13、单模光纤包层14、单模光纤涂覆层15和单模光纤塑料保护套16；光子晶体光纤11包括纤芯17、包层18、涂覆层19、塑料保护套20和包层空气孔道21；

所述的光子晶体光纤11的两端分别与第一单模光纤10和第二单模光纤12 相熔接；所述的第一单模光纤10一端与光子晶体光纤11熔接，另一端为自由端，用于连通光源发射仪以及光谱分析仪；所述的第二单模光纤12一端与光子晶体光纤11熔接，另一端的端面均匀沉积一层金薄膜25；

所述的工作锚环3与锚垫片5接触面的四周均匀开凿凹槽23，开槽位置与钢绞线1的分布位置一一对应；

所述的凹槽盖4为环形盖，中心预留孔洞，保证钢绞线顺利穿过；且凹槽盖4下表面固定有与工作锚环3上的凹槽23相互咬合的锯齿形卡齿24；

所述的工作锚环3和凹槽盖4之间的缝隙采用薄橡胶皮进行密封；