耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)屬于監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]各種結(jié)構(gòu)如建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、海洋結(jié)構(gòu)等在其服役期因受到環(huán)境及荷載等各種效應(yīng)的耦合作用，不可避免地產(chǎn)生損傷并積累，在必要的情況需對(duì)其進(jìn)行維修和加固。預(yù)應(yīng)力碳纖維筋因具有強(qiáng)度高、重量輕、耐久性好、易于施工等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各類結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的維修加固中，對(duì)其加固使用過程中的應(yīng)力變形狀態(tài)監(jiān)測(cè)具有十分重大的意義。光纖光柵技術(shù)通過柵格反射波長(zhǎng)的變化和移動(dòng)來感知外界物理量如應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、濃度的微小變化，測(cè)量線性擬合度高，穩(wěn)定性好。光纖光柵具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳感器體積小、接線簡(jiǎn)單、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸方便等的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)變能進(jìn)行高精度的、絕對(duì)的、準(zhǔn)分布式數(shù)字測(cè)量，適合用于高強(qiáng)碳纖維筋的受力變形的監(jiān)測(cè)。
[0003]光纖光柵的材料脆，使用時(shí)受到的拉伸應(yīng)變有限，一般不能超過5000微應(yīng)變，因此光纖光柵的量程較小。為提高強(qiáng)度利用率，維修加固用碳纖維筋在受力時(shí)應(yīng)變往往較高，不加預(yù)應(yīng)力的碳纖維筋受力應(yīng)變值接近6000微應(yīng)變，加預(yù)應(yīng)力的碳纖維筋長(zhǎng)期受力時(shí)應(yīng)變值則達(dá)到甚至超過9000微應(yīng)變。此外，由于光纖光柵為極細(xì)小的、易脆的絲線，直徑僅為
0.05_左右，布設(shè)工藝難度大，布設(shè)不當(dāng)時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致其與構(gòu)件粘合不充分，所檢測(cè)到的應(yīng)變量與實(shí)際應(yīng)變可能不吻合；另在復(fù)雜的施工過程可能會(huì)對(duì)光纖光柵保護(hù)不當(dāng)，無法保證其使用壽命以滿足構(gòu)件整個(gè)使用期的監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有光纖光柵對(duì)碳纖維筋在使用過程中應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)時(shí)量程受到限制問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋，其上設(shè)置有至少一個(gè)螺旋式凹槽，所述螺旋式凹槽內(nèi)放置有光纖線以及用于覆蓋所述光纖線的光纖保護(hù)層，所述光纖線上刻有多個(gè)應(yīng)變光柵和溫度光柵。
[0006]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽的橫截面為圓弧形，其半徑大于或等于0.1毫米，且小于或等于0.5毫米。
[0007]進(jìn)一步的，所述光纖線和所述光纖保護(hù)層填充滿所述螺旋式凹槽。
[0008]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽個(gè)數(shù)為1至4個(gè)。
[0009]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽的螺旋角大于0°，且小于或等于90°。
[0010]進(jìn)一步的，所述耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋為加固型碳纖維筋。
[0011]本申請(qǐng)還提供一種耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋的制作方法，包括如下步驟:
[0012]在碳纖維筋上開設(shè)螺旋式凹槽；
[0013]對(duì)所述碳纖維筋進(jìn)行拉伸，拉伸應(yīng)力在大于或等于lOMPa，且小于或等于2400MPa ；
[0014]在所述螺旋式凹槽內(nèi)涂抹光纖線膠黏劑，并將刻有多個(gè)應(yīng)變光柵和溫度光柵的光纖線粘貼在所述螺旋式凹槽內(nèi)；
[0015]在所述螺旋式凹槽內(nèi)放置用于覆蓋所述光纖線的光纖保護(hù)層。
[0016]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽的橫截面為圓弧形，其半徑大于或等于0.1毫米，且小于或等于0.5毫米。
[0017]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽個(gè)數(shù)為1至4個(gè)。
[0018]進(jìn)一步的，所述螺旋式凹槽的螺旋角大于0°，且小于或等于90°。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)可以獲得包括以下技術(shù)效果:
[0020]1)通過將多個(gè)應(yīng)變光柵直接耦合在碳纖維筋內(nèi)部，提高了結(jié)構(gòu)粘合程度，并與構(gòu)件的變形保持一致，使應(yīng)變光柵所測(cè)應(yīng)變與構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)變相吻合；
[0021]2)通過在碳纖維筋上設(shè)置螺旋式凹槽，根據(jù)構(gòu)件的應(yīng)變范圍，改變凹槽螺旋角的大小，即改變凹槽的螺距，擴(kuò)大應(yīng)變光柵測(cè)量的量程，避免了由于光柵材料本身玻璃脆性而限制其測(cè)量量程的不利因素；
[0022]3)通過將溫度光柵和應(yīng)變光柵設(shè)置于碳纖維筋內(nèi)部，在復(fù)雜的施工環(huán)境下基本不受影響，避免了由于施工因素對(duì)溫度光柵和應(yīng)變光柵的不利影響，保證了溫度光柵和應(yīng)變光柵的使用壽命滿足長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的目的；
[0023]4)通過碳纖維筋開多個(gè)螺旋式凹槽，使多組光纖同時(shí)工作，可進(jìn)行多項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比，很大程度上提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和說服力；
[0024]當(dāng)然，實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0025]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0026]圖1是本申請(qǐng)實(shí)施例的耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋的示意圖；
[0027]圖2是本申請(qǐng)實(shí)施例的耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋的部分放大示意圖；
[0028]圖3是本申請(qǐng)實(shí)施例的耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋的橫截面示意圖；
[0029]圖4是本申請(qǐng)實(shí)施例的耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋的橫截面的另一示意圖；
[0030]圖5是本申請(qǐng)實(shí)施例的溫度光柵與碳纖維筋軸向變形數(shù)學(xué)關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下將配合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請(qǐng)的實(shí)施方式，藉此對(duì)本申請(qǐng)如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0032]如圖1至圖5所示，本實(shí)施例提供了一種耦合光纖光柵的大量程智能碳纖維筋(以下簡(jiǎn)稱“碳纖維筋”)10，設(shè)置有至少一個(gè)螺旋式凹槽101，所述螺旋式凹槽101內(nèi)放置有光纖線102以及用于覆蓋所述光纖線102的光纖保護(hù)層103，所述光纖線102上刻有多個(gè)應(yīng)變光柵和溫度光柵。
[0033]具體而言，碳纖維筋10為加固型碳纖維筋，其尺寸及規(guī)格可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行切割或者加工。所述螺旋式凹槽101的橫截面為圓弧形，其半