一种可分布式测量的智能螺母及其制作方法与流程

本发明涉及螺母技术领域，具体涉及一种可分布式测量的智能螺母及其制作方法。

背景技术：

预应力锚索包括钢丝索、钢棒、钢绞线索等结构，它常利用锚具的螺母来进行传力，广泛用于混凝土预应力筋、桥梁拉索(或吊索)、岩土锚索等建筑工程结构之中。索体张拉锚固需要螺母来进行传力，张拉过程常需要进行索力监控。此外，索体容易受到周围环境的影响，发生腐蚀生锈，预应力损失，进而影响其工作性能，对建筑物的正常使用和安全运营产生负面影响。所以，对预应力索体的工作状态进行长期实时的监测，掌握索体的应力状态，保障索体的使用安全，是预应力技术的发展重点。

螺母，特别是夹片式螺母，经常在桥梁施工用到，预先安装好定位，然后浇筑混凝土，埋在混凝土的两端；其也用于地锚索、拉索、锚碇等预应力体系。

预应力螺母在预应力钢筋混凝土领域的应用广泛，但目前通过监测螺母来监测预应力体系受力情况的设备及检测方法并没有得到应用。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可分布式测量的智能螺母及其制作方法，该可分布式测量的智能螺母可作为目前最广泛采用的钢绞线、钢丝和钢棒预应力螺母。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可分布式测量的智能螺母，包括螺母本体，所述螺母本体的外表面设有凹槽，所述凹槽环绕所述螺母本体的外表面并与所述螺母本体的轴线重合；所述可分布式测量的智能螺母还包括光纤检测组件，所述光纤检测组件环绕于所述凹槽内；所述光纤检测组件包括传感光纤、连接于所述传感光纤两端的接头及与所述两端接头连接的定位块，所述凹槽内还绕设有填充物，所述填充物位于所述凹槽与所述传感光纤之间及包覆于所述传感光纤上。

进一步地，所述传感光纤为祼光纤或塑料封装光纤。

进一步地，所述光纤检测组件和填充物通过粘结剂固定于所述凹槽内。

进一步地，所述粘接剂为热固性树脂，所述热固性树脂为环氧树脂、聚氨酯或聚硫橡胶。

进一步地，所述传感光纤为已标定长度的可根据光散射原理进行测量的光纤。

进一步地，所述凹槽的深度为1.5-2.5厘米，宽度为2-3厘米。

进一步地，所述填充物为混杂纤维，所述混杂纤维包括碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维中的两种或两种以上。

本发明所述的可分布式测量的智能螺母的制作方法，包括如下步骤：

(1)在螺母的外圆周上开设与所述螺母本体的轴线重合的凹槽；

(2)将两端接有接头的传感光纤缠绕于上述凹槽内，再将传感光纤的两端接头接入定位块中；

(3)将粘有粘结剂的填充物缠绕于上述绕设有传感光纤的凹槽内，即可得到本发明可分布式测量的智能螺母。

进一步地，所述步骤(1)中凹槽的深度为1.5-2.5厘米，宽度为2-3厘米。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明将光纤传感器与螺母相结合，即将传感光纤绕于螺母的外面，利用螺母的压缩变形，能有效测量螺母外的应力均值，通过将应力均值与预应力筋的张力对应起来，测量预应力筋的张力；且通过仪器监测即可很好地检测到螺母的受力变化。

2、本发明传感光纤与填充物混杂纤维丝均绕于凹槽内，环绕入凹槽内时粘结上粘结剂，与螺母固化后形成整体。采用混杂纤维丝能保证传感光纤与凹槽具有良好的整体性，不会产生空隙和脱落现象，使光纤与整个智能螺母能协调变形，有利于提高测量的精度。同时，混杂纤维丝和粘结的环氧树脂能很好的保护内部光纤不被外界环境腐蚀，保障传感光纤的使用寿命。

3、本发明可应用于平行钢丝索、钢绞线索和钢棒等，对拉索索力进行测量。

附图说明

图1为本发明实施例一种可分布式测量的智能螺母的结构示意图。

图中，1-螺母本体，2-传感光纤，3-接头，4-定位块，5-填充物。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

如图1所示，一种可分布式测量的智能螺母，包括螺母本体1和光纤检测组件，所述螺母本体1的外圆表面开设有深度为1.5厘米，宽度为2厘米凹槽(图中未示出)，所述凹槽环绕所述螺母本体1的外表面并与所述螺母本体1的轴线重合，所述光纤检测组件环绕于所述凹槽内，并通过粘结剂固定于所述凹槽内。所述光纤检测组件包括传感光纤2、连接于所述传感光纤2两端的接头3及与所述两端接头3连接的定位块4，定位块4用于保护光纤接头，防止破坏。所述凹槽内还绕设有粘有粘结剂的填充物5，所述填充物5位于所述凹槽与所述传感光纤2之间及包覆于所述传感光纤2上，填充物5用于保证传感光纤2与凹槽具有良好的整体性，不会产生空隙和脱落现象，使传感光纤2与整个智能螺母能协调变形，有利于提高测量的精度。

进一步地，本发明实施例中所述传感光纤2为祼光纤，本发明由于具有填充物5的保护，克服了祼光纤引脆性较大而易折断的缺点，因此，本发明中即使采用祼光纤也并不影响本发明的使用寿命及应力测量。当然其他实施例中也可采用塑料封装光纤作为传感光纤。

进一步地，本发明实施例中所述粘结剂为热固性树脂，所述热固性树脂为环氧树脂，当然其他实施例中还可使用聚氨酯或聚硫橡胶作为粘结剂。热固性树脂刚性大、硬度高、耐温高、制品尺寸稳定性好，与填充物5混杂纤维混合后更增强了其性能，大大提高本发明智能螺母整体的稳定性。

进一步地，所述传感光纤2为已标定长度的可根据光散射原理进行测量的光纤。

进一步地，所述填充物5为混杂纤维，所述混杂纤维为碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维的混合物。

本发明可分布式测量的智能螺母的制作方法为：

(1)在螺母本体1加工成外圆周上开设与所述螺母本体1的轴线重合的凹槽；

(2)将两端接有接头3的传感光纤2缠绕于上述凹槽内，再将传感光纤2的两端接头3接入定位块4中；

(3)将粘有粘结剂的填充物5缠绕于上述绕设有传感光纤2的凹槽内，即可得到本发明可分布式测量的智能螺母。

本实施例中凹槽的尺寸大小优选为深度为1.5厘米、宽度为2厘米，当然其他实施例中也可选用其他合适的尺寸。

本发明实施例中粘结剂优选为热固性树脂环氧树脂，填充物优选为碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维混合而成的混杂纤维丝。

实施例2

本实施例中除凹槽的尺寸大小改为深度为2.5厘米、宽度为3厘米，及填充物5采用碳纤维和玻璃纤维组成的混杂纤维外，其他均与实施例1相同。

本发明的测量原理为：

采用布里渊分布式测量光纤传感器，将其绕在拉索锚具螺母的外槽内，制成智能拉索螺母，利用螺母的压缩变形，进行测量。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。