光纤光栅智能钢绞线拉索的研制与试验研究.docx

第40 卷第2期2009 年2月Vol．40No．2Feb．2009建筑技术ArchitectureTechnology·155·光纤光栅智能钢绞线拉索的研制与试验研究张鹏1，吴秋凡1，邓年春2，韦永乐1，董健苗1(1广西工学院土木建筑工程系，545006广西柳州;2柳州欧维姆机械股份有限公司，545005广西柳州)摘要:提出在钢绞线拉索中采用直接增加FRP-OFBG筋或增加光纤光栅智能钢绞线的办法，实现光纤光栅传感器对钢绞线拉索的应力应变测量，并制成实体索进行试验研究，结果表明，该方法可行、有效，采用光栅传感器测量拉索应变精度较高。关键词:钢绞线拉索；光栅传感器；纤维增强塑料筋（FRP）中图分类号：TU378.2文献标志码：A文章编号：1000-4726（2009）02-0155－03DEVELOPMENT AND TEST STUDY OF SMART OFBG STRANDCABLEZHANGPeng1,WUQiufan1,DENGNianchun2，WEIYongle，DONGJianmiao(1.Department of Civil Engineering, Guangxi University of Technology, 545006 Liuzhou Guangxi,China;2. Liuzhou OVM Machinery Co., Ltd.，545005 LiuzhouGuangxi,China)Abstract:Itispresentedthatsmart strand stay cable can be obtained by installing FRP-OFBG bar instay cable or by added smart strand. The smart strand is made by FRP-OFBG bar replacing the middle wireofnormalstrand.ThemanufacturetechniquesaddingFRP-OFBGbartostaycableisinvestigated.Full-scalespecimens are manufactured and used for experiment. The specimen tests are carried and the experimental re-sults show that the measure method is reliability and is a high precisemeasurement.Keywords：strandcable；opticalfiberbragggrating（OFBG）；fiberreinforcedpolymer(FRP)拉索是缆索支承桥梁的核心构件之一，且全部布置在梁体外部，受外界环境、动静荷载作用等因素影响，容易生锈腐蚀和疲劳损伤，其服役期往往比设计寿命短得多。如何实现拉索服役期间工作状态的实时监测，确保其使用期内的安全，已成为拉索技术发展的关键之一。传统的传感器都存在着某些方面的缺陷，而光纤光栅传感技术则具有线性程度高、重复性好，可对结构的应力、应变高精度地进行绝对、准分布式数字测量的优点，比较适合结构的健康监测，将光纤光栅与钢绞线拉索结合是值得研究的课题，具有广阔的应用前景。1FRP-OFBG筋与拉索监测方案光纤光栅是折射率沿光纤轴线发生周期性变化的一小段光纤纤芯，它可将入射光中某一特定波长的光部分或全部反射，利用测量栅格反射波长的移动来实现结构应力和温度测量；但光纤光栅的材质比较脆弱，容易被损坏，使用时最好采取封装措施对其进行保护， 而采用纤维增强塑料（FRP）筋植入光纤光栅就是一种 较好的封装方式。FRP筋具有轻质高强，抗疲劳，耐腐蚀，易加工，材料力学性能线性等优异特性。在FRP筋 制备过程中，在筋的中间位置且沿长度方向埋入光纤光栅（OFBG），制成的FRP-OFBG筋兼有FRP筋良好的力学性能和耐腐蚀性能以及光栅传感器的传感特性， 彻底克服了光栅脆弱、布设困难等缺点，大大提高了耐久性。采用光纤光栅测量钢绞线拉索应力应变，可使用在索中直接增加FRP-OFBG筋和增加光纤光栅智能钢绞线的办法来实现。直接增加GFRP-OFBG筋，需要在索体加工成型时，放入FRP-OFBG筋，制成光纤光栅智 能索体，为使索体张拉过程中传感筋与钢丝同步变形， 须使用夹具将传感筋与钢丝绑在一起；光纤光栅智能钢绞线用FRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝得到。 钢绞线拉索中，可用光纤光栅智能钢绞线替换部分普通钢绞线，利用同步协调变形实现整个拉索测量。收稿日期：2008-10-16.基金项目：国家