一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构及其制备方法与流程

本发明属于安全监测和结构材料技术领域，具体涉及一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构及其制备方法。

背景技术：

耐腐蚀结构材料和结构安全监测是土木工程的核心重要研究方向。具有耐久性好、轻质高强、无磁性、耐疲劳以及全过程伪弹性等特点的纤维增强树脂结构材料(FRP)已经可以加工成多种构件形式，如FRP筋代替变钢筋或桥梁拉索钢丝、FRP板代替钢板实现桥梁结构加固、FRP管与混凝土组合形成组合结构等，被广泛应用于土木工程领域。

光纤传感器(如准分布式光纤光栅和分布式布里渊、拉曼等)与传统监测方法相比，具有感知元件体积小、精度高、抗电磁干扰、耐久性好、绝对测量以及便于实现分布式与实时在线测试以及集传感和数据传输于一体等独特优势，成为重大工程结构最为理想的安全监测传感元件。

现阶段有人利用光纤与FRP材料天然的相容性，将二者复合为一体，研制开发了系列光纤光栅FRP复合智能筋和光纤智能结构，如光纤光栅智能锚头、光纤光栅智能钢绞线、光纤光栅智能拉索等，并在许多工程中得到了很好的应用。但是，FRP材料和光纤材料脆性高、抗剪能力差的致命弱点，极大程度上限制了复合光纤类FRP智能部品在土木工程粗放型施工环境中的应用，在构件长寿命监测过程中，会出现智能筋失效的状况。

传统的内嵌光纤FRP筋的结构如图1所示，其从内嵌光纤FRP筋1直接剖出光纤，剖出的光纤形成引出线2，引出线再通过接头与检测设备连接。

随着发明人深入研究，发现常常是由于引出线的破坏才会导致整个智能部品监测功能的失效。故一种可以有效保护引出线不受损坏的内嵌光纤FRP筋引出线保护结构及其制备方法亟待提出。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构及其制备方法，该技术可以有效弥补光纤材料脆性大、抗剪能力低的缺点，有效保护引出线，提高了智能筋作为长期监测部品的存活率，可以广泛应用于桥梁拉索、吊杆、预应力筋等工程中。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构，用于对内嵌光纤FRP筋的引出线进行保护，包括：内嵌光纤FRP筋、引出线以及接头，还包括：出纤头保护罩，引出部设置于出纤头保护罩内，引出部为引出线与内嵌光纤FRP筋的连接部分。

本发明一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构可以有效弥补光纤材料脆性大、抗剪能力低的缺点，有效保护引出线，提高了智能筋作为长期监测部品的存活率，可以广泛应用于桥梁拉索、吊杆、预应力筋等工程中。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，出纤头保护罩包括：出纤头保护壳以及与出纤头保护壳固定连接的出纤头保护盖，引出部设置于出纤头保护壳与出纤头保护盖的连接处，且引出线从出纤头保护壳的出线口引出。

采用上述优选的方案，出纤头保护罩作为主要受力部件，出纤头保护罩与FRP筋共同承担荷载，保护罩材质可以选用多种，如不锈钢、经过防腐处理的普通钢、铝合金等。

作为优选的方案，出纤头保护壳与内嵌光纤FRP筋之间填充有环氧胶。

采用上述优选的方案，连接更紧固。

作为优选的方案，出纤头保护盖与引出线之间填充有环氧胶。

采用上述优选的方案，连接更紧固。

作为优选的方案，在引出线的外侧包裹有内嵌钢丝的铠装线。

采用上述优选的方案，铠装线内嵌钢丝，可以提高引出线的抗拉强度，有效保护内部光纤。

作为优选的方案，内嵌光纤FRP筋引出线保护结构还包括接头保护罩，接头保护罩包括：接头保护壳以及与接头保护壳可拆式连接的接头保护盖，接头设置于接头保护壳与接头保护盖的连接处。

采用上述优选的方案，接头保护罩保护接头抵抗外力。

作为优选的方案，在接头保护壳的端部连接有法兰盘。

采用上述优选的方案，接头保护壳的端部固定法兰盘，形成二次接头，法兰盘固定于接头保护罩内。在反复使用过程中，法兰盘失效以后，更换法兰盘，实现了接头的重复使用。且接头用接头保护罩进行保护，用于防尘。

作为优选的方案，接头保护壳包括：横截面呈梯形的缓冲部以及与缓冲部连接的保护壳本体，引出线从缓冲部的进线端部进入，从缓冲部的出线端部引出，且缓冲部的进线端部的直径小于缓冲部的出线端部的直径，接头设置于本体内。

采用上述优选的方案，便于安装。

内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的制备方法具体包括以下步骤：

1)将内嵌光纤FRP筋中的光纤剥出一段长度，形成引出线；

2)在引出线的外侧包裹有内嵌钢丝的铠装线；

3)在出纤头保护壳内灌入环氧胶，将出纤头保护壳套在内嵌光纤FRP筋上，实现胶水固定，出纤头保护壳和内嵌光纤FRP筋固结为一体；

4)将引出线固定于出纤头保护壳的出线口处；

5)在出纤头保护盖内涂环氧胶，将出纤头保护盖与出纤头保护壳连接，环氧胶固化后，引出线与出纤头保护壳的借口固化为一体。

本发明内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的制备方法工艺简单，成本低，制成的保护结构可以有效延长内嵌光纤FRP筋的使用寿命。

作为优选的方案，还包括以下步骤：

6)将接头保护壳穿在引出线上；

7)将法兰盘与接头连接牢固后，将法兰盘用螺钉固定于接头保护壳的端部上；

8)将接头保护盖与接头保护壳连接，两者连接为一体。

采用上述优选的方案，工艺简单。

附图说明

图1为传统的内嵌光纤FRP筋的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的出纤头保护罩结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的接头保护罩结构示意图之一。

图4为本发明实施例提供的一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的接头保护罩结构示意图之二。

图5为本发明实施例提供的一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的接头保护罩结构示意图之三。

图6为本发明实施例提供的一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的结构示意图。

其中：1内嵌光纤FRP筋、2引出线、3接头、4出纤头保护罩、41出纤头保护壳、42出纤头保护盖、5环氧胶、6接头保护罩、61接头保护壳、62接头保护盖、7法兰盘、8缓冲部、81进线端部、82出线端部、9保护壳本体。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构及其制备方法的其中一些实施例中，

如图2所示，一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构，用于对内嵌光纤FRP筋的引出线进行保护，包括：内嵌光纤FRP筋1、引出线2以及接头3，还包括：出纤头保护罩4，引出部设置于出纤头保护罩4内，引出部为引出线2与内嵌光纤FRP筋1的连接部分。

出纤头保护罩4包括：出纤头保护壳41以及与出纤头保护壳41螺纹固定连接的出纤头保护盖42，引出部设置于出纤头保护壳41与出纤头保护盖42的连接处，且引出线2从出纤头保护壳41的出线口引出。

纤头保护壳与内嵌光纤FRP筋之间填充有环氧胶5。出纤头保护盖42与引出线2之间填充有环氧胶5。

在引出线2的外侧包裹有内嵌钢丝的铠装线。

内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的制备方法具体包括以下步骤：

1)将内嵌光纤FRP筋1中的光纤剥出一段长度，形成引出线2；

2)在引出线2的外侧包裹有内嵌钢丝的铠装线；

3)在出纤头保护壳41内灌入环氧胶5，将出纤头保护壳41套在内嵌光纤FRP筋1上，实现胶水固定，出纤头保护壳41和内嵌光纤FRP筋1固结为一体；

4)将引出线2固定于出纤头保护壳41的出线口处；

5)在出纤头保护盖42内涂环氧胶5，将出纤头保护盖42与出纤头保护壳41螺纹固定连接，环氧胶5固化后，引出线2与出纤头保护壳41的借口固化为一体。

本发明一种内嵌光纤FRP筋引出线2保护结构及其制备方法具有以下有益效果：

第一，发明人经过创造性思维的前提下发现内嵌光纤FRP筋的失效通常是由于引出线2的损伤造成，故本发明提出一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构来保护引出线2。

第二，本发明一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构结构简单，成本低，可靠、有效、高耐久性，可以有效弥补光纤材料脆性大、抗剪能力低的缺点，有效保护引出线2，提高了引出线2抗剪、抗拉及抗冲击能力，有效保护了智能筋的脆弱部位，提高了使用寿命，提高了智能筋作为长期监测部品的存活率，可以广泛应用于桥梁拉索、吊杆、预应力筋等工程中。

第三，本发明一种内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的制备方法工艺简单，操作便捷。

第四，出纤头保护罩4作为主要受力部件，出纤头保护罩4与FRP筋共同承担荷载，保护罩材质可以选用多种，如不锈钢、经过防腐处理的普通钢、铝合金等。

第五，出纤头保护壳41与内嵌光纤FRP筋之间填充有环氧胶5，出纤头保护盖42与引出线2之间填充有环氧胶5，使其连接更紧固。

第六，铠装线内嵌钢丝，其中钢丝可以提高引出线2的抗压、抗拉强度，有效保护内部光纤。

如图3-6所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，内嵌光纤FRP筋引出线2保护结构还包括接头保护罩6，接头保护罩6包括：接头保护壳61以及与接头保护壳61可拆式连接的接头保护盖62，接头3设置于接头保护壳61与接头保护盖的连接处。在接头保护壳61的端部连接有法兰盘7。

内嵌光纤FRP筋引出线保护结构的制备方法还包括以下步骤：

6)将接头保护壳61穿在引出线上；

7)将法兰盘7与接头3连接牢固后，将法兰盘7用螺钉固定于接头保护壳61的端部上；

8)将接头保护盖与接头保护壳61螺纹连接，两者连接为一体。

采用上述优选实施例的方案，其具有以下有益效果：

第一，接头3用接头保护罩6进行保护，用于防尘，接头保护罩6可以有效提高接头3的抗剪、抗压、抗冲击能力，使之能安全应用于土木工程的粗放型施工环境。

第二，接头保护壳61的端部固定法兰盘7，法兰盘7固定于接头保护罩6内，形成二次接头，实现了接头的二次利用，提高了引出线2抗剪、抗拉及抗冲击能力，有效保护了智能筋的脆弱部位，提高了使用寿命。

第三，在反复使用过程中，法兰盘7失效以后，可以更换法兰盘7，实现了接头的重复使用。当需要更换法兰盘7时，将螺钉松开，更换法兰盘7之后重新固定。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，接头保护壳61包括：横截面呈梯形的缓冲部8以及与缓冲部8连接的保护壳本体9，引出线2从缓冲部8的进线端部81进入，从缓冲部8的出线端部82引出，且缓冲部8的进线端部81的直径小于缓冲部8的出线端部82的直径，接头设置于本体内。

采用上述优选的方案，缓冲部8便于接头保护壳61的安装，提高安装效率，且缓冲部8的进线端部81的直径小于缓冲部8的出线端部82的直径，可以有效对引出线2进行稳固，保护引出线2。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。