一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，該智能碳板包括：光纖光柵傳感器、設(shè)置于光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于包覆部外側(cè)的錨固組件，包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器通過(guò)測(cè)試跳線(xiàn)與光纖光柵解調(diào)儀連接。本實(shí)用新型纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器和包覆部有機(jī)結(jié)合起來(lái)，減少了外貼傳感器的復(fù)雜工序，消除了傳感器安裝誤差，保證了傳感器的存活率，滿(mǎn)足了工程監(jiān)測(cè)需求，可廣泛用于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種纖維増強(qiáng)塑料智能碳板
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板。
【背景技術(shù)】
[0002]預(yù)應(yīng)力碳纖維板作為一種提高建筑與橋梁結(jié)構(gòu)體系自身強(qiáng)度及自穩(wěn)能力的加固結(jié)構(gòu)，具有施工方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已在橋梁、建筑等工程中獲得廣泛應(yīng)用，例如在河南連霍高速加固項(xiàng)目中，采用了預(yù)應(yīng)力碳纖維板對(duì)混凝土T梁、空心板梁進(jìn)行加固以提高河南連霍高速梁體結(jié)構(gòu)的承載能力。然而目前工程中慣用的鋼板加固等尚存在自重大、運(yùn)輸和安裝困難、不易切割及切割時(shí)易產(chǎn)生火花等不足，其制約了鋼板加固的應(yīng)用；同時(shí)鋼板加固在工程環(huán)境中易腐蝕，其不僅影響結(jié)構(gòu)的耐久性并帶來(lái)巨大工程安全隱患，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)重大工程事故。為了克服上述鋼板加固的不足，基于纖維增強(qiáng)塑料的抗拉強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性，研制開(kāi)發(fā)新型高性能纖維增強(qiáng)塑料碳纖維板已成為建筑與橋梁結(jié)構(gòu)加固工程領(lǐng)域的重要課題。
[0003]另一方面，如何實(shí)現(xiàn)碳板受力及損失狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、確保預(yù)應(yīng)力碳板加固工程長(zhǎng)期安全穩(wěn)定，也是建筑與橋梁結(jié)構(gòu)加固工程技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)梁體的受力及損傷狀態(tài)測(cè)試方法主要采用外貼傳感器測(cè)試其在荷載作用下的受力和損傷狀態(tài)。但此方法存在工序復(fù)雜、安裝誤差較大、存活率低、耐久性差及長(zhǎng)期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)需求。而近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的光纖光柵傳感技術(shù)具有性能穩(wěn)定、耐久性好、靈敏度高、抗電磁干擾強(qiáng)、便于測(cè)量、集數(shù)據(jù)傳輸和傳感于一體及易于與纖維增強(qiáng)樹(shù)脂材料復(fù)合等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為解決建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程受力及損傷狀態(tài)的長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè)難題提供了新的技術(shù)思路。
[0004]目前已有相關(guān)學(xué)者嘗試采用光纖光柵測(cè)試技術(shù)對(duì)碳板的受力狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而評(píng)價(jià)碳板的受力及損失狀態(tài)。但其測(cè)試方法仍存在以下局限性:①采用的裸光柵或光纖表面粘貼的傳感器布設(shè)工藝存在傳感器及傳輸線(xiàn)路易損壞的致命缺點(diǎn)，難以適應(yīng)粗放式施工要求;②傳感器粘貼布設(shè)所采用的膠黏劑，其耐久性沒(méi)有基本保障，無(wú)法確保碳板受力狀態(tài)的長(zhǎng)期穩(wěn)定監(jiān)測(cè);③外貼傳感器工藝復(fù)雜，容易產(chǎn)生安裝誤差。
[0005]因此，預(yù)應(yīng)力碳板的受力測(cè)試和損傷評(píng)估亟需可靠測(cè)試手段和技術(shù)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、耐腐蝕且具有自監(jiān)測(cè)功能的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板包括:光纖光柵傳感器、設(shè)置于光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于包覆部外側(cè)的錨固組件，包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器通過(guò)測(cè)試跳線(xiàn)與光纖光柵解調(diào)儀連接。
[0009]本實(shí)用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器與纖維增強(qiáng)塑料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成一體式的結(jié)構(gòu)。光纖光柵傳感器通過(guò)與光纖光柵解調(diào)儀連接，將光纖光柵感測(cè)得到的代表碳板對(duì)應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置或易損位置應(yīng)變的光信號(hào)傳遞給光纖光柵解調(diào)儀，從而采用局部高精度光纖光柵對(duì)碳板對(duì)應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵或易損部位的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、定量分析。
[0010]本實(shí)用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板能夠有效地監(jiān)測(cè)、評(píng)估碳板使用過(guò)程中的錨固環(huán)境、受力及損失狀態(tài)，為反饋指導(dǎo)碳板施工及加固后結(jié)構(gòu)的安全評(píng)定提供直接的信息。纖維增強(qiáng)塑料智能碳板繼承了纖維增強(qiáng)塑料輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性及易切割等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)工程實(shí)際需要加工、切割成任意長(zhǎng)度，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)加固工程。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進(jìn):
[0012]作為優(yōu)選的方案，光纖光柵傳感器為一根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖。
[0013]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0014]作為優(yōu)選的方案，光纖光柵傳感器為平行布設(shè)的多根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖。
[0015]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0016]作為優(yōu)選的方案，錨固組件包括固定端錨部件和張拉端錨部件，固定端錨部件套設(shè)于包覆部的固定端，張拉端錨部件套設(shè)于包覆部的張拉端。
[0017]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)牢固，便于進(jìn)行纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的張拉。
[0018]作為優(yōu)選的方案，在包覆部外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置，錨頭保護(hù)裝置設(shè)置于測(cè)試跳線(xiàn)與固定端錨部件之間，用于保護(hù)測(cè)試跳線(xiàn)。
[0019]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)牢固，錨頭保護(hù)裝置對(duì)測(cè)試跳線(xiàn)進(jìn)行保護(hù)。
[0020]作為優(yōu)選的方案，固定端錨部件和張拉端錨部件為楔形夾片式錨頭。
[0021]采用上述優(yōu)選的方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0022]作為優(yōu)選的方案，包覆部由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。
[0023]采用上述優(yōu)選的方案，效果好。
[0024]作為優(yōu)選的方案，在包覆部的外表面設(shè)有凹槽和/或凸起。
[0025]采用上述優(yōu)選的方案，可以有效保證包覆部與加固結(jié)構(gòu)體連接的緊固度。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0027]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的剖視圖之一。
[0028]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0029]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0030]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的剖視圖之二。
[0031]其中:I光纖光柵傳感器、11單模光纖、2包覆部、3測(cè)試跳線(xiàn)、4固定端錨部件、5張拉端錨部件、6錨頭保護(hù)裝置、7光纖光柵解調(diào)儀、8加固結(jié)構(gòu)體。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0033]為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，纖維增強(qiáng)塑料智能碳板的其中一些實(shí)施例中，
[0034]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0035]如圖1-3所示，一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板包括:光纖光柵傳感器1、設(shè)置于光纖光柵傳感器I外側(cè)的包覆部2以及設(shè)置于包覆部2外側(cè)的錨固組件，包覆部2由纖維增強(qiáng)塑料制成，光纖光柵傳感器I通過(guò)測(cè)試跳線(xiàn)3與光纖光柵解調(diào)儀7連接。包覆部2的外表面呈光滑板體。
[0036]光纖光柵傳感器I為一根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖11。
[0037]錨固組件包括固定端錨部件4和張拉端錨部件5，固定端錨部件4套設(shè)于包覆部2的固定端，張拉端錨部件5套設(shè)于包覆部2的張拉端。在本實(shí)施例中，固定端錨部件4和張拉端錨部件5為楔形夾片式錨頭。
[0038]在包覆部2外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置6，錨頭保護(hù)裝置6設(shè)置于測(cè)試跳線(xiàn)3與固定端錨部件4之間，用于保護(hù)測(cè)試跳線(xiàn)3。
[0039]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備方法，用于制備纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，具體包括以下步驟:
[0040]一、備料:先將纖維增強(qiáng)塑料和光纖光柵傳感器I預(yù)先準(zhǔn)備好；
[0041 ] 二、入模:將纖維增強(qiáng)塑料和光纖光柵傳感器I 一起送入模具中；
[0042]三、固化:將纖維增強(qiáng)塑料加熱牽引固化成型；
[0043]四、拉伸成型:拉擠設(shè)備對(duì)固化后的纖維增強(qiáng)塑料進(jìn)行拉伸成型，纖維增強(qiáng)塑料在光纖光柵傳感器外部形成包覆部2;
[0044]五、制作測(cè)試跳線(xiàn)3，在光纖光柵傳感器I的一端熔接測(cè)試跳線(xiàn)3，并在測(cè)試跳線(xiàn)3的一端安裝錨頭保護(hù)裝置6;
[0045]六、安裝錨固組件，在包覆部2的固定端安裝固定端錨部件4，在包覆部2的張拉端安裝張拉端錨部件5。
[0046]—種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備方法制作工藝簡(jiǎn)單，光纖光柵傳感器I與外部的增強(qiáng)塑料纖維包覆部2固結(jié)性能良好，兩者可以一起協(xié)調(diào)變形，具有優(yōu)異的智能感知特性。
[0047]在將一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板制備好后，根據(jù)智能碳板確定的長(zhǎng)度，在加固結(jié)構(gòu)體8底面進(jìn)行定位鉆孔、植螺栓并安裝支座，進(jìn)行智能碳板的張拉，張拉后采用碳板膠將板體安裝固定，并進(jìn)行成品保護(hù)。
[0048]由于光纖光柵傳感器I與光纖光柵解調(diào)儀7連接，構(gòu)建智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)光纖光柵中心波長(zhǎng)變化，可以測(cè)得碳板在光纖光柵傳感器處的應(yīng)變。通過(guò)碳板在光纖光柵傳感器處的應(yīng)變可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的分析，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全評(píng)定。
[0049]本實(shí)用新型一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板將光纖光柵傳感器與纖維增強(qiáng)塑料有機(jī)結(jié)合起來(lái)，兩者可以一起協(xié)調(diào)變形。光纖光柵傳感器I通過(guò)與光纖光柵解調(diào)儀7連接，將光纖光柵感測(cè)得到的代表碳板對(duì)應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置或易損位置應(yīng)變的光信號(hào)傳遞給光纖光柵解調(diào)儀7，從而采用局部高精度光纖光柵對(duì)碳板對(duì)應(yīng)加固結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵或易損部位的應(yīng)變狀態(tài)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、定量分析。
[0050]光纖光柵傳感器I能夠有效地監(jiān)測(cè)、評(píng)估碳板使用過(guò)程中的錨固環(huán)境、受力及損傷狀態(tài)變化，為反饋指導(dǎo)碳板施工及加固后結(jié)構(gòu)的安全評(píng)定提供直接的信息。纖維增強(qiáng)塑料智能碳板繼承了纖維增強(qiáng)塑料輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性及易切割等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)工程實(shí)際需要加工切割成任意長(zhǎng)度，適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)加固工程。在智能碳板內(nèi)植入的光纖光柵傳感器I減少了外貼傳感器的復(fù)雜工序，消除了傳感器安裝誤差，碳板的保護(hù)保證了傳感器的存活率，滿(mǎn)足了工程監(jiān)測(cè)需求，可廣泛用于建筑與橋梁結(jié)構(gòu)工程安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)中。
[0051]如圖4和5所示，為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實(shí)用新型的實(shí)施效果，在另外一些實(shí)施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，光纖光柵傳感器I為平行布設(shè)的兩根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖11。
[0052]采用上述優(yōu)選實(shí)施例的方案，測(cè)試效果更好。
[0053]為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實(shí)用新型的實(shí)施效果，在另外一些實(shí)施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，包覆部2由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。
[0054]采用上述優(yōu)選實(shí)施例的方案，保護(hù)效果更好。
[0055]為了進(jìn)一步地優(yōu)化本實(shí)用新型的實(shí)施效果，在另外一些實(shí)施方式中，其余特征技術(shù)相同，不同之處在于，在包覆部2的外表面設(shè)有凹槽和凸起。
[0056]采用上述優(yōu)選實(shí)施例的方案，可以有效保證包覆部2與加固結(jié)構(gòu)體連接的緊固度。
[0057]以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，包括:光纖光柵傳感器、設(shè)置于所述光纖光柵傳感器外側(cè)的包覆部以及設(shè)置于所述包覆部外側(cè)的錨固組件，所述包覆部由纖維增強(qiáng)塑料制成，所述光纖光柵傳感器通過(guò)測(cè)試跳線(xiàn)與光纖光柵解調(diào)儀連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述光纖光柵傳感器為一根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述光纖光柵傳感器為平行布設(shè)的多根寫(xiě)入了一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的單模光纖。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述錨固組件包括固定端錨部件和張拉端錨部件，所述固定端錨部件套設(shè)于所述包覆部的固定端，所述張拉端錨部件套設(shè)于所述包覆部的張拉端。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，在所述包覆部外側(cè)還設(shè)有錨頭保護(hù)裝置，所述錨頭保護(hù)裝置設(shè)置于所述測(cè)試跳線(xiàn)與所述固定端錨部件之間，用于保護(hù)所述測(cè)試跳線(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述固定端錨部件和所述張拉端錨部件為楔形夾片式錨頭。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，所述包覆部由碳纖維增強(qiáng)塑料制成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維增強(qiáng)塑料智能碳板，其特征在于，在所述包覆部的外表面設(shè)有凹槽和/或凸起。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK205593684SQ201620401526
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】歐進(jìn)萍, 周智, 白石
【申請(qǐng)人】智性纖維復(fù)合加固南通有限公司