專利名稱：纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將光纖光柵應(yīng)變傳感器內(nèi)置于纜索內(nèi)部的安裝方法，適用于斜拉
橋、懸索橋、拱橋等纜索承重結(jié)構(gòu)。
(二)
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大跨度橋梁的纜索系統(tǒng)是斜拉橋和懸索橋的核心構(gòu)件，大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)的自
重和橋上動載，絕大部分是通過纜索系統(tǒng)傳遞到塔柱上，纜索的工作狀態(tài)是直接反映橋梁
是否處于安全狀態(tài)的重要標(biāo)志之一。但由于構(gòu)造設(shè)計、環(huán)境腐蝕和疲勞積累等原因，纜索在
服役期間難免出現(xiàn)不同程度的損傷和劣化。若能將傳感器有機(jī)地集成到纜索內(nèi)部，使其自
身能夠測量內(nèi)部應(yīng)力和溫度等參數(shù)，使其從一個單純承力的纜索上升為具有自動感知能力
的智能纜索，同時也實(shí)現(xiàn)兼顧纜索的整體受力與局部絲受力監(jiān)測的可能，將更有利于人們
掌握纜索自身以及全橋的結(jié)構(gòu)安全與運(yùn)營狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)事故先兆、防止突發(fā)性事故發(fā)生。 光纖光柵是一種性能優(yōu)良的敏感元件，可通過布拉格反射波長的移動來感應(yīng)外界
微小應(yīng)變變化，從而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)應(yīng)力、溫度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。它具有不怕惡劣環(huán)境、不
受環(huán)境噪聲干擾、抗電磁干擾、集傳感與傳輸于一體、構(gòu)造簡單、使用方便、測量精度高等特點(diǎn)。 申請?zhí)枮?00910145152. X、名稱為《內(nèi)置光纖光柵傳感器的橋梁用智能纜索系統(tǒng)》 的發(fā)明專利申請公開了將光纖光柵以合適的封裝結(jié)構(gòu)制成光纖光柵應(yīng)變傳感器，并將其布 置于纜索連接筒部位，制成內(nèi)部可測力的智能纜索。為了避開灌錨過程中的高溫、振動環(huán) 節(jié)，確保光纖光柵的成活率，傳感器的安裝均在纜索灌錨工序結(jié)束后進(jìn)行實(shí)施。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種可完全保證光纖光柵的成活率，保證 光纖光柵應(yīng)變傳感器測試的可靠性及長期穩(wěn)定性的纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝 方法。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝方法，其 特征在于所述方法包括以下工藝過程 在纜索的穿絲、鐓頭工序之前，將抱箍穿套于準(zhǔn)備安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器的纜 索連接筒部位的外圍鋼絲上，完成抱箍的預(yù)安裝； 在纜索的灌錨工序結(jié)束后，在纜索連接筒區(qū)域內(nèi)，將光纖光柵應(yīng)變傳感器用抱箍 固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面，抱箍用螺栓I鎖緊，抱箍與光纖光柵應(yīng)變傳感器 的支座之間用螺栓II鎖緊，螺栓鎖緊過程中輔以儀表監(jiān)測光纖光柵讀數(shù)變化，完成后對機(jī) 械連接的抱箍結(jié)構(gòu)使用環(huán)氧膠進(jìn)行加固； 待光纖光柵應(yīng)變傳感器固定完成后，外加傳感器保護(hù)罩對固定于纜索連接筒部位 的外圍鋼絲表面的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行保護(hù)，傳感器保護(hù)罩與纜索連接筒部位的外圍 鋼絲空隙處密封；
3
將光纖光柵應(yīng)變傳感器的尾纖穿入一置于所述纜索連接筒和錨杯內(nèi)預(yù)先埋入的 鋼管通道中，尾纖與所述預(yù)留鋼管連接處用熱縮套管熱縮保護(hù)； 將從錨杯內(nèi)接出的光纖光柵應(yīng)變傳感器的尾纖接入儀器進(jìn)行測試，確保光纖光柵 應(yīng)變傳感器傳輸信號完好； 纜索套上連接筒，灌入連接筒密封填料，進(jìn)行連接筒的常溫固化環(huán)節(jié)； 最后通過纜索的張拉工序?qū)λ鲀?nèi)埋植的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行標(biāo)定，以此標(biāo)定
數(shù)據(jù)作為所述纜索后期運(yùn)營階段索力測試時的基礎(chǔ)。 本發(fā)明提供了一種將光纖光柵應(yīng)變傳感器局部布置于纜索連接筒部位的安裝方
法。通過在纜索的穿絲鐓頭工序前預(yù)裝抱箍，在纜索的灌錨工序結(jié)束后，將光纖光柵應(yīng)變傳
感器通過抱箍固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面，有效地保證了智能纜索工作的可靠
性及長期穩(wěn)定性。 本發(fā)明的有益效果是 纜索制造的灌錨工序需經(jīng)歷高溫、振動等過程，本發(fā)明中的光纖光柵應(yīng)變傳感器 安裝方法避開了灌錨過程中的高溫、振動等有可能對光纖光柵應(yīng)變傳感器器造成損壞的環(huán) 節(jié)，確保了光纖光柵應(yīng)變傳感器的存活率。通過抱箍的預(yù)安裝，將光纖光柵應(yīng)變傳感器通過 可靠的機(jī)械連接方式與纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面有效連接，使單絲上光纖光柵應(yīng)變 傳感器的輸出能夠有效地表征整體索力情況。通過設(shè)計傳感器保護(hù)罩對光纖光柵應(yīng)變傳感 器進(jìn)行保護(hù)，使光纖光柵應(yīng)變傳感器輸出免受連接筒內(nèi)環(huán)氧填料的影響。本發(fā)明有效解決 了在纜索內(nèi)局部埋植傳感器測試索力方案中的工藝難點(diǎn)，即傳感器的安裝問題。
(四)


圖1為本發(fā)明纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝流程圖。 圖2為本發(fā)明的抱箍預(yù)安裝示意圖。 圖3為本發(fā)明的傳感器固定于鋼絲表面示意圖。 圖4為本發(fā)明的傳感器保護(hù)罩示意圖。 圖5為本發(fā)明的傳感器安裝最終示意圖。 圖6為本發(fā)明涉及的光纖光柵應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本發(fā)明的第二鋼管示意圖。 圖8為本發(fā)明的支座零件圖。 圖9為圖8的A-A剖示圖。
圖中 光纖光柵應(yīng)變傳感器1、傳感器保護(hù)罩2、抱箍3、螺栓I 4、螺栓II 5、纜索連接筒 6、纜索連接筒部位的外圍鋼絲7、錨杯8、預(yù)留鋼管9、熱縮套管10 ; 第一光纖光柵l-l、第二鋼管l-2、第一鋼管l-3、支座l-4、熱縮套l-5、保護(hù)鋼管 1-6。
(五)
具體實(shí)施例方式
光纖光柵應(yīng)變傳感器1在纜索內(nèi)的安裝流程如圖1所示。在纜索的穿絲、鐓頭工序 之前，將抱箍3穿套于準(zhǔn)備安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器1的纜索連接筒部位的外圍鋼絲7上，
4每根鋼絲上安裝2只。完成抱箍3的預(yù)安裝。如圖2所示。在纜索的灌錨工序結(jié)束后，將光纖光柵應(yīng)變傳感器1接入專用儀器進(jìn)行測試，確保傳感器完好。在纜索連接筒6區(qū)域內(nèi)，把需布置光纖光柵應(yīng)變傳感器1的纜索連接筒部位的外圍鋼絲7表面清洗后，將光纖光柵應(yīng)變傳感器1用抱箍3固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲7表面，抱箍3用螺栓I 4鎖緊，抱箍3與光纖光柵應(yīng)變傳感器1的支座1-4之間用螺栓II 5鎖緊；抱箍3材料選用彈性好、耐腐蝕的金屬材料。螺栓I 4和螺栓I1 5選用不銹鋼螺栓或其他耐久性材料的螺栓。螺栓鎖緊過程中需控制預(yù)緊力，并輔以儀表監(jiān)測光纖光柵讀數(shù)變化，完成后對機(jī)械連接的抱箍3結(jié)構(gòu)使用環(huán)氧膠進(jìn)行加固。固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲7表面的光纖光柵應(yīng)變傳感器1安裝示意圖如圖3所示。待光纖光柵應(yīng)變傳感器1固定完成后，外加如圖4所示的傳感器保護(hù)罩2對固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲7表面的光纖光柵應(yīng)變傳感器1進(jìn)行保護(hù)，傳感器保護(hù)罩2與纜索連接筒部位的外圍鋼絲7空隙處密封。傳感器保護(hù)罩尺寸要緊密貼合纜索連接筒部位的外圍鋼絲7及光纖光柵應(yīng)變傳感器1連接端面尺寸設(shè)計，傳感器保護(hù)罩2材料選用不銹鋼材料或其他耐腐蝕的金屬材料。將光纖光柵應(yīng)變傳感器1的尾纖穿入一置于所述纜索連接筒6和錨杯7內(nèi)預(yù)留鋼管9通道中，如圖5所示，尾纖與所述預(yù)留鋼管9連接處用熱縮套管10熱縮保護(hù)。將從錨杯8內(nèi)接出的光纖光柵應(yīng)變傳感器1的尾纖接入儀器進(jìn)行測試，確保光纖光柵應(yīng)變傳感器1傳輸信號完好。纜索套上連接筒，灌入連接筒密封填料，進(jìn)行連接筒的常溫固化環(huán)節(jié)。最后通過纜索的張拉工序?qū)λ鲀?nèi)埋植的光纖光柵應(yīng)變傳感器1進(jìn)行標(biāo)定，以此標(biāo)定數(shù)據(jù)作為智能索后期運(yùn)營階段索力測試時的基礎(chǔ)。
參見圖6，圖6為本發(fā)明涉及的光纖光柵應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。由圖6可以看出，所述光纖光柵應(yīng)變傳感器l，包括第一光纖光柵l-l、第二鋼管l-2、第一鋼管l-3、支座l-4、熱縮套1-5和保護(hù)鋼管l-6，所述保護(hù)鋼管l-6有一件，第一鋼管l-3、支座1-4和第二鋼管l-2均有二件，二件第一鋼管l-3、二件支座1-4和二件第二鋼管1-2左右對稱布置于所述保護(hù)鋼管1-6的左右兩邊，其中第二鋼管1-2的直徑<第一鋼管1-3的直徑<保護(hù)鋼管1-6的直徑，所述第二鋼管1-2中間軸向開槽，如圖7，將支座1-4上部區(qū)域穿孔，支座1-4側(cè)向開孔，如圖8和圖9，將一定標(biāo)距的第一鋼管1-3中間穿過所述支座1-4上部區(qū)域穿孔連接在支座l-4上，所述第一鋼管1-3中間徑向切開分成兩件，切割的目的是將力直接傳遞到光纖光柵上，即直接拉光纖光柵，避免了第一鋼管l-3直接承受大應(yīng)變。將直徑略大、長度合適的保護(hù)鋼管1-6的兩端分別套裝在所述二件第一鋼管1-3的一端，保護(hù)第一鋼管1-3切開后連接位置，第一鋼管1-3的另一端套裝在所述第二鋼管1-2的一端，將第一光纖光柵1-1穿過第一鋼管l-3、第二鋼管1-2和保護(hù)鋼管l-6，光柵柵區(qū)在保護(hù)鋼管1-6中心位置，將第一光纖光柵1-1兩端用膠固定在第二鋼管1-2的槽內(nèi)，第二鋼管1-2外套熱縮套1-5保護(hù)開槽部位，所述第一光纖光柵1-1兩端尾纖由所述第二鋼管1-2的另一端引出。
權(quán)利要求
一種纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝方法，其特征在于所述方法包括以下工藝過程在纜索的穿絲、鐓頭工序之前，將抱箍穿套于準(zhǔn)備安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器的纜索連接筒部位的外圍鋼絲上，完成抱箍的預(yù)安裝；在纜索的灌錨工序結(jié)束后，在纜索連接筒區(qū)域內(nèi)，將光纖光柵應(yīng)變傳感器用抱箍固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面，抱箍用螺栓I鎖緊，抱箍與光纖光柵應(yīng)變傳感器的支座之間用螺栓II鎖緊，螺栓鎖緊過程中輔以儀表監(jiān)測光纖光柵讀數(shù)變化，完成后對機(jī)械連接的抱箍結(jié)構(gòu)使用環(huán)氧膠進(jìn)行加固；待光纖光柵應(yīng)變傳感器固定完成后，外加傳感器保護(hù)罩對固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行保護(hù)，傳感器保護(hù)罩與纜索連接筒部位的外圍鋼絲空隙處密封；將光纖光柵應(yīng)變傳感器的尾纖穿入一置于所述纜索連接筒和錨杯內(nèi)預(yù)留的鋼管通道中，尾纖與所述預(yù)留鋼管連接處用熱縮套管熱縮保護(hù)；將從錨杯內(nèi)接出的光纖光柵應(yīng)變傳感器的尾纖接入儀器進(jìn)行測試；纜索套上連接筒，灌入連接筒密封填料，進(jìn)行連接筒的常溫固化環(huán)節(jié)；最后通過纜索的張拉工序?qū)λ鲀?nèi)埋植的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行標(biāo)定，以此標(biāo)定數(shù)據(jù)作為所述纜索后期運(yùn)營階段索力測試時的基礎(chǔ)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝方法，其特征在于 所述光纖光柵應(yīng)變傳感器(1)，包括第一光纖光柵(1-1)、第二鋼管(1-2)、第一鋼管(1-3)、 支座(1-4)、熱縮套(1-5)和保護(hù)鋼管(1-6)，所述保護(hù)鋼管(1-6)有一件，第一鋼管(1-3)、 支座(1-4)和第二鋼管(1-2)均有二件，二件第一鋼管(l-3)、二件支座(1-4)和二件第二 鋼管(1-2)左右對稱布置于所述保護(hù)鋼管(1-6)的左右兩邊，其中第二鋼管(1-2)的直徑 <第一鋼管(1-3)的直徑<保護(hù)鋼管(1-6)的直徑，所述第二鋼管(1-2)中間軸向開槽，將 支座(1-4)上部區(qū)域穿孔，將第一鋼管(1-3)中間穿過所述支座(1-4)上部區(qū)域穿孔連接 在支座(1-4)上，所述第一鋼管(1-3)中間徑向切開分成兩件，將保護(hù)鋼管(1-6)的兩端 分別套裝在所述二件第一鋼管(1-3)的一端，第一鋼管(1-3)的另一端套裝在所述第二鋼 管(1-2)的一端，將第一光纖光柵(1-1)穿過第一鋼管(l-3)、第二鋼管(1-2)和保護(hù)鋼管 (l-6)，光柵柵區(qū)在保護(hù)鋼管(1-6)中心位置，將第一光纖光柵(1-1)兩端用膠固定在第二 鋼管(1-2)的槽內(nèi)，第二鋼管(1-2)外套熱縮套(l-5)，所述第一光纖光柵(1-1)兩端尾纖 由所述第二鋼管(1-2)的另一端引出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纜索內(nèi)置光纖光柵應(yīng)變傳感器的安裝方法，該方法包括以下工藝過程在纜索的穿絲、鐓頭工序之前，將抱箍穿套于準(zhǔn)備安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器的纜索連接筒部位的外圍鋼絲上，完成抱箍的預(yù)安裝；在纜索的灌錨工序結(jié)束后，在纜索連接筒區(qū)域內(nèi)，將光纖光柵應(yīng)變傳感器用抱箍固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面；待光纖光柵應(yīng)變傳感器固定完成后，外加傳感器保護(hù)罩對固定于纜索連接筒部位的外圍鋼絲表面的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行保護(hù)，傳感器保護(hù)罩與纜索連接筒部位的外圍鋼絲空隙處密封；將光纖光柵應(yīng)變傳感器的尾纖穿入一置于所述纜索連接筒和錨杯內(nèi)預(yù)留的鋼管通道中，尾纖與所述預(yù)留鋼管連接處用熱縮套管熱縮保護(hù)。本發(fā)明有效地保證了智能纜索工作的可靠性及長期穩(wěn)定性。
文檔編號E01D19/16GK101787676SQ201010110769
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者劉禮華, 吉俊兵, 周明寶, 周祝兵, 姜德生, 張恩隆, 李盛, 王利明, 薛花娟, 趙霞 申請人:法爾勝集團(tuán)有限公司;武漢理工大學(xué)