[发明专利]一种基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，包括智能钢绞线（1）、涂覆剂层（2）、护套（3）以及锚头，涂覆剂层（2）位于智能钢绞线（1）和环形护套（3）之间并且三者形成体外预应力智能钢绞线，体外预应力智能钢绞线端部通过锚头与被加固体系（6）连接，智能钢绞线（1）给被加固体系（6）施加的预加力，其特征在于：所述智能钢绞线（1）中设有光纤光栅传感器（11），光纤光栅传感器（11）分为监测光纤光栅传感器（111）和温度补偿光纤光栅传感器（112）；其中，监测光纤光栅传感器测量的对象是预应力钢绞线的应力，温度补偿光纤光栅传感器仅测量后张预应力智能加固体系的温度。

2.根据权利要求1所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：所述智能钢绞线（1）还包括光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）和多条边丝（13），光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）位于中心，围绕光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）缠绕的多条边丝（13）扭绞成型，所述光纤光栅传感器（11）贯穿光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）的轴向。

3.根据权利要求1或2所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：监测光纤光栅传感器（111）附着在光纤（14）表面并与光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）形成一体结构进行协同变形，温度补偿光纤光栅传感器（112）也附着在光纤（14）表面并且通过中空金属管（15）与光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）进行隔离不与光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）协同变形。

4.根据权利要求3所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：所述智能钢绞线（1）中进行信号传输的光纤（14）从锚头处随着所述智能钢绞线（1）自然引出。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：锚头包括锚垫板（4）和锚具（5），后张预应力智能加固体系通过锚垫板（4）与被加固体系（6）连接，锚具（5）将锚垫板（4）和后张预应力智能加固体系进行固定。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：所述涂覆剂层（2）的材质为防腐剂。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系，其特征在于：光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）表面还缠绕高延性铜箔片。

8.一种权利要求1-7中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系的应用，其特征在于：其应用于采用钢绞线作为预应力筋的砌体结构、混凝土结构或钢结构中。

9.一种权利要求1-7中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系制作方法，包括以下步骤：

步骤1、根据设计要求计算光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）的下料长度，确定光纤光栅传感器（11）的位置；将合适长度的光纤光栅传感器（11）跟纤维（14）一起牵拉，采用热挤法制成含光纤光栅传感器（11）的光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）；

步骤2、按照设计要求计算普通钢绞线的下料长度，按顺序释放普通钢绞线的七根钢丝，去掉中丝后，余下六根边丝（13）备用；

步骤3、在光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）上缠绕高延性铜箔片后，将备用的六根边丝（13）依次缠绕到光纤光栅纤维增强复合传感筋（12）上，制成智能钢绞线（1）；

步骤4、在智能钢绞线（1）外表面选用防腐剂制作涂覆剂层（2），然后再制作护套（3），拉制适合实际工程应用的体外预应力智能钢绞线；

步骤5、在被加固体系（6）上植入或预埋满足力学需要的锚垫板（4），在强度达到设计要求后，采用锚具（5）将步骤4所得的体外预应力智能钢绞线锚固到被加固体系（6）上，即完成基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系。

10.一种权利要求1-7中任何一项所述基于光纤光栅传感技术的后张预应力智能加固体系中智能钢绞线的应力计算方法，其特征在于：

其中:

——智能钢绞线的应力（MPa）；

——智能钢绞线的弹性模量（MPa）；

——轴向应变与光纤光栅中心波长变化关系的灵敏度系数；

——光纤光栅传感器111的中心波长变化量（pm）；

——温度补偿光纤光栅传感器112的中心波长变化量（pm）。