一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索的制作方法

本技术涉及桥梁用构件产品领域。更具体地说，本技术涉及一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索。

背景技术：

1、缆索结构作为桥梁工程中广泛应用的结构形式，缆索结构的受力情况直接关系到桥梁是否处于安全运营状态。目前国内外已建成的大量斜拉桥的平行钢丝斜拉索索力监测方法有振动频率法、应变计法、压力传感器法与磁通量法等等。这些方法一般需要在拉索安装完成后再进行传感器的安装，安装可靠性以及安装人员作业风险系数都较高。且上述方法采用的传感器一般设计工作寿命为5年，无法覆盖整个拉索寿命周期，在运营期传感器需要经常更换，经济性与维护性较差。

2、阵列式光纤光栅传感技术是一种在光纤上等间隔连续刻写成千上万个光栅，每个光栅反射率一般小于1％，再结合波分与时分定位技术，使用解调设备，实现每个光栅测点数据监测的测量技术。由于光纤具有体积小、抗电磁干扰、耐久性好(理论寿命大于30年)等优点，将阵列式光纤光栅传感技术应用到桥梁构件监控上案例越来越多。

3、结合阵列光纤光栅传感技术的特点以及现有平行钢丝拉索索力监测方法的不足，提出了一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索。

技术实现思路

1、本实用新型的一个目的是提供一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，以解决现有平行钢丝拉索索力监测方法需现场安装传感器、传感器测量精度不足、传感器日常维护更换繁琐等诸多问题。

2、为了实现本申请的上述目的，本申请的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索技术方案如下。

3、一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，包括异形钢丝和数根高强钢丝，所述异形钢丝和数根高强钢丝编索并缠包定型纤维带、设置hdpe护套后，形成钢丝拉索索体，索体两端锚固于锚杯内，异形钢丝位于索体中心，数根高强钢丝平行于异形钢丝设置，所述异形钢丝内沿其通长方向封装阵列式温度光纤光栅传感器与阵列式应变光纤光栅传感器，两根光纤分别从异形钢丝端头引出与尾纤连接在锚杯内设置的接线盒中。

4、优选的是，所述异形钢丝侧壁对称设置有内凹的一对凹槽通道，其内分别设置有钢管及环氧树脂胶层，所述钢管及环氧树脂胶层分别用于封装阵列式温度光纤光栅传感器与阵列式应变光纤光栅传感器，所述异形钢丝外设置有保护套，且其直径与高强钢丝直径相等。

5、优选的是，所述钢管的外径小于凹槽的深度与宽度。

6、优选的是，数根高强钢丝依次穿入锚杯内设置的分丝板连接，异形钢丝由锚固料锚固于锚杯内且端部穿出至分丝板外以将光纤引出，光纤长度大于异形钢丝长度。

7、优选的是，分丝板中心位置设置有连接螺母，其中心设置有通孔，所述异形钢丝从通孔中自由穿过，所述连接螺母一端连接至分丝板，另一端连接接线盒。

8、优选的是，所述异形钢丝与通孔间的间隙通过密封胶密封填充。

9、优选的是，尾纤插头固定于接线盒内设置的连接法兰上。

10、本实用新型至少包括以下有益效果：

11、本申请的一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索及其制作方法适用于各种规格平行钢丝拉索升级为内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索。通过在工厂制造阶段，将一根同时封装阵列式温/应变光纤光栅传感器的异形钢丝编入索体内部，在拉索锚头尾端完成信号采集，在不改变拉索整体结构外形，且不影响拉索静力性能的前提下，赋予了拉索自身沿程温度与应变测量的功能，以实现拉索沿程索力监测，解决了传统拉索索力需现场额外安装传感器、测量精度易受外界干扰，传感器更换维护繁琐等问题。本申请的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索制造工艺简单，安装方便、数据采集快捷、传感器寿命与拉索同寿命，是一种改变现场拉索索力监测方法的新结构。

12、本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，包括异形钢丝和数根高强钢丝，所述异形钢丝和数根高强钢丝编索并缠包定型纤维带、设置hdpe护套后，形成钢丝拉索索体，索体两端锚固于锚杯内，异形钢丝位于索体中心，数根高强钢丝平行于异形钢丝设置，所述异形钢丝内沿其通长方向封装阵列式温度光纤光栅传感器与阵列式应变光纤光栅传感器，两根光纤分别从异形钢丝端头引出与尾纤连接在锚杯内设置的接线盒中。

2.如权利要求1所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，所述异形钢丝侧壁对称设置有内凹的一对凹槽通道，其内分别设置有钢管及环氧树脂胶层，所述钢管及环氧树脂胶层分别用于封装阵列式温度光纤光栅传感器与阵列式应变光纤光栅传感器，所述异形钢丝外设置有保护套，且其直径与高强钢丝直径相等。

3.如权利要求2所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，所述钢管的外径小于凹槽的深度与宽度。

4.如权利要求1所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，数根高强钢丝依次穿入锚杯内设置的分丝板连接，异形钢丝由锚固料锚固于锚杯内且端部穿出至分丝板外以将光纤引出，光纤长度大于异形钢丝长度。

5.如权利要求4所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，分丝板中心位置设置有连接螺母，其中心设置有通孔，所述异形钢丝从通孔中自由穿过，所述连接螺母一端连接至分丝板，另一端连接接线盒。

6.如权利要求5所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，所述异形钢丝与通孔间的间隙通过密封胶密封填充。

7.如权利要求1所述的内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，其特征在于，尾纤插头固定于接线盒内设置的连接法兰上。

技术总结
本技术公开了一种内嵌阵列式光纤光栅传感器的平行钢丝拉索，包括异形钢丝和数根高强钢丝，所述异形钢丝和数根高强钢丝编索并缠包定型纤维带、设置HDPE护套后，形成钢丝拉索索体，索体两端锚固于锚杯内，异形钢丝位于索体中心，数根高强钢丝平行于异形钢丝设置，所述异形钢丝内沿其通长方向封装阵列式温度光纤光栅传感器与阵列式应变光纤光栅传感器，两根光纤分别从异形钢丝端头引出与尾纤连接在锚杯内设置的接线盒中。本技术制造工艺简单，安装方便、数据采集快捷、传感器寿命与拉索同寿命，是一种改变现场拉索索力监测方法的新结构。

技术研发人员：张永涛,王蔚,田唯,游新鹏,杨建平,张耀,彭成明,晏国泰,张成威
受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司
技术研发日：20230912
技术公布日：2024/4/24