[發明專利]一種基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系

有效

• 申請號: 201410399640.4
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104196258A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 蘭春光;劉航;楊學中;吳岳松;崔宏劍;郭青驊;彭新坡;劉浩;賀宇龍;華少鋒
• 申請（專利權）人: 北京市建筑工程研究院有限責任公司
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02;G01L1/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，包括智能鋼絞線（1）、涂覆劑層（2）、護套（3）以及錨頭，涂覆劑層（2）位于智能鋼絞線（1）和環形護套（3）之間并且三者形成體外預應力智能鋼絞線，體外預應力智能鋼絞線端部通過錨頭與被加固體系（6）連接，智能鋼絞線（1）給被加固體系（6）施加的預加力，其特征在于：所述智能鋼絞線（1）中設有光纖光柵傳感器（11），光纖光柵傳感器（11）分為監測光纖光柵傳感器（111）和溫度補償光纖光柵傳感器（112）；其中，監測光纖光柵傳感器測量的對象是預應力鋼絞線的應力，溫度補償光纖光柵傳感器僅測量后張預應力智能加固體系的溫度。

2.根據權利要求1所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：所述智能鋼絞線（1）還包括光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）和多條邊絲（13），光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）位于中心，圍繞光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）纏繞的多條邊絲（13）扭絞成型，所述光纖光柵傳感器（11）貫穿光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）的軸向。

3.根據權利要求1或2所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：監測光纖光柵傳感器（111）附著在光纖（14）表面并與光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）形成一體結構進行協同變形，溫度補償光纖光柵傳感器（112）也附著在光纖（14）表面并且通過中空金屬管（15）與光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）進行隔離不與光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）協同變形。

4.根據權利要求3所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：所述智能鋼絞線（1）中進行信號傳輸的光纖（14）從錨頭處隨著所述智能鋼絞線（1）自然引出。

5.根據權利要求1至4中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：錨頭包括錨墊板（4）和錨具（5），后張預應力智能加固體系通過錨墊板（4）與被加固體系（6）連接，錨具（5）將錨墊板（4）和后張預應力智能加固體系進行固定。

6.根據權利要求1至5中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：所述涂覆劑層（2）的材質為防腐劑。

7.根據權利要求1至6中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系，其特征在于：光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）表面還纏繞高延性銅箔片。

8.一種權利要求1-7中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系的應用，其特征在于：其應用于采用鋼絞線作為預應力筋的砌體結構、混凝土結構或鋼結構中。

9.一種權利要求1-7中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系制作方法，包括以下步驟：

步驟1、根據設計要求計算光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）的下料長度，確定光纖光柵傳感器（11）的位置；將合適長度的光纖光柵傳感器（11）跟纖維（14）一起牽拉，采用熱擠法制成含光纖光柵傳感器（11）的光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）；

步驟2、按照設計要求計算普通鋼絞線的下料長度，按順序釋放普通鋼絞線的七根鋼絲，去掉中絲后，余下六根邊絲（13）備用；

步驟3、在光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）上纏繞高延性銅箔片后，將備用的六根邊絲（13）依次纏繞到光纖光柵纖維增強復合傳感筋（12）上，制成智能鋼絞線（1）；

步驟4、在智能鋼絞線（1）外表面選用防腐劑制作涂覆劑層（2），然后再制作護套（3），拉制適合實際工程應用的體外預應力智能鋼絞線；

步驟5、在被加固體系（6）上植入或預埋滿足力學需要的錨墊板（4），在強度達到設計要求后，采用錨具（5）將步驟4所得的體外預應力智能鋼絞線錨固到被加固體系（6）上，即完成基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系。

10.一種權利要求1-7中任何一項所述基于光纖光柵傳感技術的后張預應力智能加固體系中智能鋼絞線的應力計算方法，其特征在于：

其中:

——智能鋼絞線的應力（MPa）；

——智能鋼絞線的彈性模量（MPa）；

——軸向應變與光纖光柵中心波長變化關系的靈敏度系數；

——光纖光柵傳感器111的中心波長變化量（pm）；

——溫度補償光纖光柵傳感器112的中心波長變化量（pm）。