含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股制造技术

本实用新型专利技术涉及一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，所述碳纤维复合材料智能筋包括光纤，光纤上设有若干光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装于主缆索股上的主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点位置,索股表面通过缠包带包扎。采用该索股的主缆可以实时监测主缆不同部位的变形及应力状态，提高悬索桥主缆使用安全性。

Cable strands for main cables containing carbon fiber composite intelligent tendons

【技术实现步骤摘要】
含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股
本技术涉及一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，主要用于悬索桥主缆。
技术介绍
主缆是悬索桥的主要承重构件，难以更换，被称为悬索桥的生命线，一般需要有100年以上的使用寿命，在服役过程中，主缆钢丝会受到海洋性气候、水分等腐蚀介质的影响而发生锈蚀，严重影响桥梁的安全性和耐久性。因此如何实现对主缆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。由于主缆本身的几何线形构造特点，悬索桥主缆钢丝在不同部位的变形及应力并不相同，例如在鞍座及索夹处主缆钢丝存在弯曲及摩擦引起的应力。传统的应力检测手段，存在精度低、稳定性差、无法获得主缆不同部位的应力状态、不能实时在线监测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足，提出一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，采用该索股的主缆可以实时监测主缆不同部位的变形及应力状态，为主缆在服役期健康状态提供科学数据，避免了风险。本技术的目的是这样实现的：一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，包括一根或多根碳纤维复合材料智能筋与若干根钢丝，所述碳纤维复合材料智能筋包括光纤，光纤上设有若干光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器安装于主缆索股上的主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点位置,索股表面通过缠包带包扎。含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，所述主缆为包含由多股索股构成的正六边形缆索。优选地，所述含有光纤光栅传感器的光纤从索股两端的锚具尾部引出，所述光纤可通过导线连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪上。优选地，所述索股横截面为六边形，索股中碳纤维复合材料智能筋与钢丝根数之和为61根、91根、127根或169根。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股将含光纤光栅传感器的光纤、碳纤维复合材料筋与悬索桥主缆钢丝索股有机结合，较好地解决了将光纤光栅传感器应用于悬索桥主缆钢丝索股的保护问题以及布设工艺的问题，能有效地保护光纤及光纤光栅传感器，延长使用寿命。2.本技术制作的智能索股用于悬索桥主缆，使悬索桥主缆具备了自感知特性，其传感特性具有光纤光栅的所有优点，可以实时监测主缆在施工和服役期间不同关键部位的变形与应力状态，提高悬索桥主缆使用安全性。3、本技术有助于实现整个悬索桥主缆的实时监测和智能化管理，且制作方法简单、合理，适合大面积推广。附图说明图1为本技术选取悬索桥主缆关键部位结构示意图。图2为本技术采用的碳纤维复合材料智能筋结构示意图。图3为本技术索股中碳纤维复合材料智能筋和钢丝的设置结构示意图。图4为悬索桥用智能主缆的结构示意图。其中：碳纤维复合材料智能筋1光纤2光纤光栅传感器3塑料松管4不锈钢套管5钢丝6索股7锚具8连接筒9缠包带10分丝板11环氧冷铸填料12环氧树脂密封料13导线14光时域反射仪15主索鞍16散索鞍17中跨中点18锚头点19索夹处20具体实施方式参见图1-2，先根据目标悬索桥工程项目计算悬索桥主缆用索股长度，并找到主缆索股上主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点等关键部位的位置，制作含光纤光栅传感器3的光纤2，并根据上述关键部位的位置在光纤2上布置光纤光栅传感器3，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；将光纤2两端套上1米至2米的塑料松管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，光纤2位于碳纤维复合材料智能筋1内部，成型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℃，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，可采用不锈钢套管5保护外露光纤2。参见图3-4，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7，索股7横截面形状为六边形，索股7中碳纤维复合材料智能筋1与钢丝6根数之和为61根、91根、127根或169根，碳纤维复合材料智能筋1在索股7中设置的数量及位置，可根据实际监测需求而定；然后用高强度定型缠包带10等间距地对成型后的索股7进行定型包扎以保证在牵引过程中不散丝；索股7两端配有锚具8及连接筒9，碳纤维复合材料智能筋1及钢丝6在锚具8中发散开来，用分丝板11来定位；锚具8中灌注环氧冷铸填料12，用于锚固索股7，连接筒9中灌注常温固化环氧树脂密封料13；含光纤光栅传感器3的光纤2从两端锚具8尾部引出，可通过导线14连接到能检测光纤光栅变化的光时域反射仪15上。在悬索桥主缆施工和服役期间，可通过光时域反射仪15监测碳纤维复合材料智能筋1在主缆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，可以获得钢丝6在主缆不同关键部位的变形和应力状态。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，其特征在于：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），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），所述光纤光栅传感器（3）安装于主缆索股上的主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点位置, 索股（7）表面通过缠包带（10）包扎。

【技术特征摘要】
1.一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，其特征在于：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），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），所述光纤光栅传感器（3）安装于主缆索股上的主索鞍、散索夹、索夹处、中跨中点及锚头点位置,索股（7）表面通过缠包带（10）包扎。2.根据权利要求1所述的一种含碳纤维复合材料智能筋的主缆用索股，其特征在于：所述索股（7）横截面为六边形，索股（7）中碳纤维复合材料智能筋（1）与钢丝（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱元林，刘礼华，赵军，张春雷，周祝兵，周佳琪，黄盛彬，
申请(专利权)人：法尔胜泓昇集团有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32