本發(fā)明屬于監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種光纖光柵智能鋼絞線及其制作方法。

背景技術(shù)：

鋼絞線如系桿拱橋中拉桿、懸索橋、斜拉橋中拉索、體內(nèi)外預(yù)應(yīng)力筋、巖土中錨桿是結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵受力構(gòu)件，其使用期間的工作狀態(tài)，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全。由于其在使用過程中受到環(huán)境侵蝕，材料老化和荷載長(zhǎng)期效應(yīng)等因素的耦合作用，不可避免產(chǎn)生損傷積累，從而導(dǎo)致其各種功能都降低，威脅到結(jié)構(gòu)服役期的安全，在極端情況下甚至引發(fā)災(zāi)難性后果。因此很有必要對(duì)上述構(gòu)件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段主要為加速度測(cè)試、腐蝕檢測(cè)、磁通量監(jiān)測(cè)等技術(shù)，存在精度低、可操作性差、受干擾影響大、對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力影響較大、難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等缺陷，關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)亟待可靠的測(cè)試手段和技術(shù)。光纖光柵技術(shù)通過柵格反射波長(zhǎng)和移動(dòng)來感知外界物理量的微小變化，具有測(cè)量線性度高，重復(fù)性好，可應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行高精度的、絕對(duì)的、準(zhǔn)分布式數(shù)字測(cè)量得優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)還具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐高溫、傳感器體積小、接線簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，適合用于關(guān)鍵受力構(gòu)件的鋼絞線的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

然而由于光纖材料固有的玻璃脆性，其抗剪與抗彎折能力較差，應(yīng)用時(shí)需特殊保護(hù)；同時(shí)光纖的極限拉應(yīng)變約為5000微應(yīng)變，而鋼絞線極限拉應(yīng)變值可達(dá)甚至超過10000微應(yīng)變，從而使得光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)量程不夠。因此應(yīng)用光纖光柵監(jiān)測(cè)鋼絞線受力狀況，需解決其布設(shè)工工藝保證成活率以及監(jiān)測(cè)量程等關(guān)鍵技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是應(yīng)用光纖光柵監(jiān)測(cè)鋼絞線受力狀況時(shí)，其布設(shè)工藝成活率以及監(jiān)測(cè)量程較低的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光纖光柵智能鋼絞線，包括：中心絲，以及與所述中心絲扭絞的邊絲；所述中心絲上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽，所述凹槽內(nèi)放置有光纖，所述光纖上刻有至少一個(gè)光柵。

進(jìn)一步的，所述光纖通過膠粘劑粘貼于所述凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述凹槽深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm。

進(jìn)一步的，所述凹槽為縱向凹槽。

進(jìn)一步的，所述凹槽個(gè)數(shù)為1至6個(gè)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種光纖光柵智能鋼絞線的制作方法，包括如下步驟：

在所述中心絲上開所述凹槽；

對(duì)所述中心絲進(jìn)行張拉，張拉應(yīng)力在0～1860MPa之間，維持所述張拉應(yīng)力不變，將刻有所述光柵的所述光纖用所述膠粘劑粘貼于所述凹槽內(nèi)；

待所述膠粘劑強(qiáng)度穩(wěn)定時(shí)放張所述中心絲；

將制作好的所述中心絲與所述邊絲扭絞成所述光纖光柵智能鋼絞線。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)通過將光柵直接粘貼在中心絲設(shè)置的凹槽內(nèi)，保證光柵與光纖光柵智能鋼絞線的粘合程度，使得變形保持協(xié)調(diào)一致，避免光柵所測(cè)應(yīng)變不能真實(shí)反映光纖光柵智能鋼絞線實(shí)際應(yīng)變的情況；

(2)通過在中心絲上設(shè)置的縱向凹槽以及粘貼保護(hù)光纖的膠粘劑，避免光纖直接與其它硬性表面接觸擠壓引起的斷裂，提高在粗放式施工條件及惡劣使用環(huán)境下光纖在光纖光柵智能鋼絞線中的布設(shè)成活率及使用壽命；

(3)通過張拉中心絲，持荷粘貼光纖，待膠粘劑強(qiáng)度穩(wěn)定后，放張中心絲的制作方法，根據(jù)光纖光柵智能鋼絞線的應(yīng)變范圍，改變對(duì)中心絲的張拉力，在光纖光柵智能鋼絞線服役前預(yù)先給光纖施加壓應(yīng)變，擴(kuò)大光柵的監(jiān)測(cè)量程，避免了由于光纖材料本身的玻璃脆性而限制其監(jiān)測(cè)量程的不利因素；

(4)通過在中心絲設(shè)置的多個(gè)縱向凹槽，使多組光柵同時(shí)工作，可進(jìn)行多項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比，很大程度上提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和說服力；

(5)通過光纖上刻有的多個(gè)光柵，可監(jiān)測(cè)光纖光柵智能鋼絞線不同部位的應(yīng)變狀況。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵智能鋼絞線的立體圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵智能鋼絞線的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵智能鋼絞線的中心絲的縱截面示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵智能鋼絞線的中心絲的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將配合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，藉此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例的光纖光柵智能鋼絞線1包括中心絲2，以及與中心絲2扭絞的邊絲3；中心絲2上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽21，凹槽21內(nèi)放置有光纖22，光纖22上刻有至少一個(gè)光柵23。

凹槽21為縱向凹槽，凹槽21的個(gè)數(shù)為1至6個(gè)。凹槽21深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm，光纖22通過膠粘劑24粘貼于凹槽21內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了光纖光柵智能鋼絞線的制作方法，包括如下步驟：

步驟1：將鋼絞線機(jī)械打散取出中心絲2或取還沒有扭絞成鋼絞線的中心絲2；

步驟2：在中心絲2縱向開深為0.1～0.8mm，寬為0.1～1.5mm的凹槽21；

步驟3：對(duì)中心絲2進(jìn)行張拉，張拉應(yīng)力在0～1860MPa之間；

步驟4：維持張拉力不變，將刻有光柵23的光纖22用膠粘劑24粘貼于凹槽21內(nèi)；

步驟5：待膠粘劑強(qiáng)度穩(wěn)定時(shí)放張中心絲2；

步驟6：將制作好的中心絲2與纏繞在中心絲2周圍的邊絲3扭絞成光纖光柵智能鋼絞線。

本發(fā)明實(shí)施例中的凹槽21個(gè)數(shù)為1～6個(gè)，當(dāng)然也可以為其它個(gè)數(shù)，本發(fā)明對(duì)此不作限定。

本發(fā)明實(shí)施例中的光纖22刻有的光柵23個(gè)數(shù)可以為一個(gè)也可以為多個(gè)，具體視所需測(cè)量部位而定。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)中心絲2張拉時(shí)應(yīng)力在0～1860MPa之間，當(dāng)張拉應(yīng)力為0時(shí)，即不張拉中心絲2，具體是否需要張拉以及張拉應(yīng)力的大小的確定可根據(jù)被測(cè)鋼絞線應(yīng)變變化范圍而定。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

(1)通過將光柵23直接粘貼在中心絲2設(shè)置的凹槽21內(nèi)，保證光柵23與光纖光柵智能鋼絞線1的粘合程度，使得變形保持協(xié)調(diào)一致，避免光柵23所測(cè)應(yīng)變不能真實(shí)反映光纖光柵智能鋼絞線1實(shí)際應(yīng)變的情況；

(2)通過在中心絲2上設(shè)置的縱向凹槽21以及粘貼保護(hù)光纖的膠粘劑24，避免光纖22直接與其它硬性表面接觸擠壓引起的斷裂，提高在粗放式施工條件及惡劣使用環(huán)境下光纖22在光纖光柵智能鋼絞線1中的布設(shè)成活率及使用壽命；

(3)通過張拉中心絲2，持荷用膠粘劑24粘貼光纖22，待膠粘劑24強(qiáng)度穩(wěn)定后，放張中心絲2的制作方法，根據(jù)光纖光柵智能鋼絞線1的應(yīng)變范圍，改變對(duì)中心絲2的張拉力，在光纖光柵智能鋼絞線1服役前預(yù)先給光纖22施加壓應(yīng)變，擴(kuò)大光柵23的監(jiān)測(cè)量程，避免了由于光纖22材料本身的玻璃脆性而限制其監(jiān)測(cè)量程的不利因素；

(4)通過在中心絲2設(shè)置的多個(gè)縱向凹槽21，使多組光柵23同時(shí)工作，可進(jìn)行多項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比，很大程度上提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和說服力；

(5)通過光纖22上刻有的多個(gè)光柵23，可監(jiān)測(cè)光纖光柵智能鋼絞線1不同部位的應(yīng)變狀況。

上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。