[實用新型]內置光纖光柵傳感器的橋梁用智能纜索裝置

有效

• 申請號: 200920188143.4
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN201567531U
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 趙霞;劉禮華;姜德生;李盛;趙軍;周明寶;寧世偉;薛花娟;張恩隆;周祝兵
• 申請（專利權）人: 法爾勝集團公司;武漢理工大學
• 主分類號: E01D19/16
• 分類號: E01D19/16;G01L1/24;G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

(一)技術領域

本實用新型涉及的是一種可適用于斜拉橋、懸索橋、拱橋等纜索承重結構的內置傳感器的智能纜索裝置。

(二)背景技術

現代大跨度橋梁的纜索系統是斜拉橋和懸索橋的核心構件，大跨徑橋梁結構的自重和橋上動載，絕大部分是通過纜索系統傳遞到塔柱上，纜索的工作狀態是直接反映橋梁是否處于安全狀態的重要標志之一。但由于構造設計、環境腐蝕、疲勞積累等原因，纜索在服役期間難免出現不同程度的損傷和劣化。若能將傳感器有機地集成到纜索內部，使其自身能夠測量內部應力、溫度等參數，使其從一個單純承力的纜索上升為具有自動感知能力的智能纜索，同時也實現了兼顧纜索的整體受力與局部絲受力監測的可能，將更有利于人們掌握纜索自身以及全橋的結構安全與運營狀態，及時發現事故先兆、防止突發性事故發生。

光纖光柵是一種性能優良的敏感元件，可通過布拉格反射波長的移動來感應外界微小應變變化而實現對結構應力、溫度等參數實現在線監測。它具有不怕惡劣環境、不受環境噪聲干擾、抗電磁干擾、集傳感與傳輸于一體、構造簡單、使用方便、測量精度高等特點。

但是未經特殊處理的光纖光柵很脆弱，直接布設于纜索中，容易被破壞。將光纖光柵與纜索相結合，涉及到如何將光纖光柵以何種封裝形式進行封裝，提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率；如何將封裝的光纖光柵傳感器內置于纜索內部，確保光纖光柵傳感器埋植工藝可靠；如何有效地將光纖光柵信號無失真地引出纜索體外等問題。

(三)發明內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能提高光纖光柵傳感器及光纖在纜索制造及應用過程中的存活率、確保光纖光柵傳感器埋植工藝可靠以及能有效地將光纖光柵信號無失真地引出纜索體外的內置光纖光柵傳感器的橋梁用智能纜索裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種內置光纖光柵傳感器的橋梁用智能纜索裝置，包括錨杯、分絲板、連接筒、內置于連接筒部位的光纖光柵傳感器以及索體，所述光纖光柵傳感器包括光纖光柵應變傳感器和光纖光柵溫度傳感器，將所述光纖光柵應變傳感器和光纖光柵溫度傳感器先進行封裝，并將光纖光柵應變傳感器和光纖光柵溫度傳感器的尾纖引出，封裝后的光纖光柵應變傳感器固定連接于連接筒部位的外層鋼絲上，封裝后的光纖光柵溫度傳感器懸置于連接筒部位的鋼絲上，在所述分絲板上穿孔，在所述連接筒和錨杯內預先埋入預留鋼管，該預留鋼管由所述分絲板上的穿孔引出，將光纖光柵應變傳感器和光纖光柵溫度傳感器的的尾纖接入光纖線纜，該光纖線纜通過所述預留鋼管從纜索中引出，將從纜索中引出的光纖線纜接入一光纖光柵解調儀；通過監測光纖光柵中心波長的變化，可實現對纜索內溫度、纜索的整體受力情況及纜索內鋼絲的應力分布狀況進行實時監測。

所述光纖光柵應變傳感器的封裝結構是：所述光纖光柵應變傳感器包括第一光纖光柵、中間軸向第二鋼管、第一鋼管、直徑略粗的第一保護鋼管以及用于與纜索用鋼絲連接的支座，所述第一保護鋼管有一件，第二鋼管、支座、第一鋼管均有二件，二件第二鋼管、二件支座、二件第一鋼管左右對稱布置于所述第一保護鋼管的左右兩邊，其中第二鋼管的直徑＜第一鋼管的直徑＜第一保護鋼管的直徑，所述第二鋼管中間軸向開槽，將支座上部區域穿孔，將一定標距的第一鋼管中間穿過所述支座上部區域穿孔連接在支座上。將直徑略大、長度合適的第一保護鋼管的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管的一端，第一鋼管的另一端套裝在所述第二鋼管的一端，將第一光纖光柵穿過第二鋼管、第一鋼管和第一保護鋼管，光柵柵區在第一保護鋼管中心位置，將第一光纖光柵兩端用膠固定在二個第二鋼管的槽內，第二鋼管開槽處外套第二熱縮套保護開槽部位，所述第一光纖光柵兩端尾纖由所述第二鋼管的另一端引出，將光纖光柵應變傳感器的支座與所述纜索的鋼絲相連接，光纖光柵應變傳感器外罩保護罩保護，用膠泥密封保護罩與鋼絲密封處，膠泥密封后的鋼絲空隙處外面再用膠帶密封，形成完全封裝后的光纖光柵應變傳感器。

所述的光纖光柵溫度傳感器的封裝結構是：所述的光纖光柵溫度傳感器包括第二光纖光柵、第二保護鋼管和第二熱縮套，第二光纖光柵懸置于第二保護鋼管內，從第二保護鋼管內引出尾纖，引出處用膠固定，并用第二熱縮套熱縮保護。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供一種在纜索的連接筒部位內置光纖光柵傳感器的智能纜索裝置，通過外接光纖光柵解調儀，測量光纖光柵中心波長的變化，可對纜索內應力分布狀況及纜索的整體受力狀況進行實時監測，滿足特大橋梁的健康監測要求，提高大橋的安全性。

(四)附圖說明

圖1為本實用新型的光纖光柵應變傳感器結構示意圖。