一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索及其测试与评价装置

本技术属于桥梁用纤维索，特别涉及一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索及其测试与评价装置。

背景技术：

1、传统桥梁拉吊索多采用平行高强钢丝或钢绞线形式，但是高强钢丝、钢绞线自重大、垂度大且易受到环境腐蚀，虽然设计使用寿命超过25年，但实际拉吊索使用寿命远达不到其设计使用寿命就因为发生腐蚀而不得不进行更换。单向纤维复材具有高抗拉强度、高耐腐蚀性及高比强度等优点，可以替代传统的钢索成为桥梁拉吊索的首选。单向纤维复材主要利用其内纤维优异的抗拉性能，同时纤维断裂后由于基体的黏结作用，破环纤维在离开断点一段范围后可以继续承载。

2、通常而言，纤维筋作为单向纤维复合材料，其细观损伤包括以下几类：1.纤维与基体脱黏；2.基体开裂；3.纤维断裂。这些细观损伤在荷载、环境及其耦合作用下不断演化发展，并最终由于单向纤维复材内纤维断裂并形成损伤临界聚类控制纤维筋的破坏。

3、目前还没有桥梁拉吊索全部采用平行纤维筋或纤维绞线的工程应用，多是采用纤维筋拉吊索替代少数钢索或在拉索内用纤维绞线替代部分钢绞线，主要原因是纤维筋拉吊索虽然抗拉强度高，但其抗剪性能差，拉吊索两端的锚固段容易发生破坏而无法充分利用其抗拉强度。

4、现有拉吊索服役状态监测方法都无法实现对纤维筋拉吊索内部纤维筋通长范围内连续分布式损伤实时监测及对每根纤维筋的刚度退化与承载能力的实时监测，无法实时监测纤维筋拉吊索内部损伤的演化历程，无法对平行纤维筋拉吊索通长范围内的服役状态进行监测和表征。

技术实现思路

1、本实用新型提供涉及一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索，以解决现有技术中难以对纤维筋拉吊索内部纤维筋损伤演化、刚度退化与承载能力等进行实时监测的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索，包括若干根正六边形平行排布的纤维筋，纤维筋由纤维、单模光纤和基体成型制成，其中单模光纤分布于纤维筋横截面的中心、边缘以及内部，单模光纤在纤维筋横截面边缘以及内部均采用沿周向等间距分布；组成纤维筋拉吊索的纤维筋中，至少一根纤维筋为温度补偿纤维筋，不参与纤维筋拉吊索受力，仅用于温度补偿。

4、可选地，采用压模真空注塑或拉挤成型工艺成型所述纤维筋。

5、可选地，温度补偿纤维筋排布于组成纤维筋拉吊索的最外层。

6、可选地，单模光纤在纤维筋横截面边缘以及内部，沿周向分布间距为π/3和2π/3。

7、进一步的，本实用新型还提供了一种用于测试与评价上述纤维筋拉吊索的装置，包括连续变刚度冷铸环氧铁砂锚头、ofdr分布式光纤解调仪、疲劳试验机和穿心螺母，其中穿心螺母设置于疲劳试验机上，连续变刚度冷铸环氧铁砂锚头可通过穿心螺母固定于疲劳试验机上，ofdr分布式光纤解调仪与固定于疲劳试验机上的纤维筋拉吊索连接，所述疲劳试验机向所述纤维筋拉吊索施加荷载，所述ofdr分布式光纤解调仪对所述纤维筋拉吊索进行光纤高空间分辨率应变测试。

8、本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

9、上述方法有效解决了现有技术中纤维筋拉吊索无法监测服役状态的问题，该实用新型可实现服役期内平行纤维筋拉吊索内纤维筋由于局部损伤导致的刚度与承载能力退化、及由于纤维筋损伤导致的未损伤纤维筋内力重分布监测与评价，并可以实现平行纤维筋拉吊索整体刚度与索力监测，实现平行纤维筋拉吊索服役状态监测、评价及安全预警。

技术特征：

1.一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索，其特征在于，包括若干根正六边形平行排布的纤维筋，纤维筋由纤维、单模光纤和基体成型制成，其中单模光纤分布于纤维筋横截面的中心、边缘以及内部，单模光纤在纤维筋横截面边缘以及内部均采用沿周向等间距分布；组成纤维筋拉吊索的纤维筋中，至少一根纤维筋为温度补偿纤维筋，不参与纤维筋拉吊索受力，仅用于温度补偿。

2.根据权利要求1所述的纤维筋拉吊索，其特征在于，采用压模真空注塑或拉挤成型工艺成型所述纤维筋。

3.根据权利要求1所述的纤维筋拉吊索，其特征在于，温度补偿纤维筋排布于组成纤维筋拉吊索的最外层。

4.根据权利要求1所述的纤维筋拉吊索，其特征在于，单模光纤在纤维筋横截面边缘以及内部，沿周向分布间距为π/3和2π/3。

5.一种用于测试与评价权利要求1-4任一项所述纤维筋拉吊索的装置，其特征在于，包括连续变刚度冷铸环氧铁砂锚头、ofdr分布式光纤解调仪、疲劳试验机和穿心螺母，其中穿心螺母设置于疲劳试验机上，连续变刚度冷铸环氧铁砂锚头可通过穿心螺母固定于疲劳试验机上，ofdr分布式光纤解调仪与固定于疲劳试验机上的纤维筋拉吊索连接，所述疲劳试验机向所述纤维筋拉吊索施加荷载，所述ofdr分布式光纤解调仪对所述纤维筋拉吊索进行光纤高空间分辨率应变测试。

技术总结
本技术公开了一种具有状态监测功能的桥梁用纤维筋拉吊索及其测试与评价装置，所述纤维筋拉吊索包括，若干根正六边形平行排布的纤维筋，纤维筋由纤维、单模光纤和基体成型制成，其中单模光纤分布于纤维筋横截面的中心、边缘以及内部，单模光纤在纤维筋横截面边缘以及内部均采用沿周向等间距分布；组成纤维筋拉吊索的纤维筋中，至少一根纤维筋为温度补偿纤维筋，不参与纤维筋拉吊索受力，仅用于温度补偿。

技术研发人员：兰成明,刘洋平,吴传文,刘彩平,岳清瑞,吴敬宇,黄尚洪,毛雅赛
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：20221019
技术公布日：2024/1/11