本實(shí)用新型屬于土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種基于FBG傳感器的體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

體外預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋布置于混凝土截面以外的預(yù)應(yīng)力，與之相對(duì)應(yīng)的為傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋布置于構(gòu)件截面內(nèi)的有粘結(jié)或無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，具有如下優(yōu)點(diǎn)：大大減少預(yù)應(yīng)力摩擦損失，提高預(yù)應(yīng)力效益；避免了體內(nèi)布筋時(shí)腹板中由于波紋管較密，腹板不易振實(shí)的缺點(diǎn)；可以很方便地隨時(shí)檢查其狀態(tài)，補(bǔ)拉應(yīng)力損失，替換失效鋼束；體外預(yù)應(yīng)力的運(yùn)用可以縮短工期，加快施工進(jìn)度，減小構(gòu)件的截面尺寸，減輕構(gòu)件的自重，以節(jié)約材料，增大跨越能力，施工工序較為簡(jiǎn)單，澆筑混凝土較方便，質(zhì)量容易保證。預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)的準(zhǔn)確性，對(duì)體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全性能及使用性能將產(chǎn)生很大的影響。若預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)過(guò)大，為了保證預(yù)應(yīng)力度，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)加大張拉應(yīng)力而保證有效預(yù)應(yīng)力的值，實(shí)際的受力會(huì)偏高，產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，也造成了材料的浪費(fèi)；反之，若預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)過(guò)小，則會(huì)造成局部預(yù)壓應(yīng)力不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早開(kāi)裂，達(dá)不到預(yù)壓的效果，影響結(jié)構(gòu)的安全。

目前，體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，一般是通過(guò)局部檢測(cè)結(jié)構(gòu)的撓度、裂縫以及動(dòng)力性能參數(shù)等物理量，來(lái)推斷結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，但對(duì)預(yù)應(yīng)力筋任意位置任意時(shí)刻的受力狀態(tài)的檢測(cè)尚無(wú)一套準(zhǔn)確有效的測(cè)試方法，也相應(yīng)的無(wú)法快速準(zhǔn)確地測(cè)量出預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力值。光纖布拉格光柵(FBG)傳感技術(shù)通過(guò)柵格反射波長(zhǎng)的移動(dòng)來(lái)感應(yīng)外界物理量的微小變化，具有質(zhì)量輕、體積小，靈敏度高，抗電磁干擾強(qiáng)，耐腐濁，傳輸頻帶寬，能實(shí)現(xiàn)分布或者準(zhǔn)分布式測(cè)量，使用期內(nèi)維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變、應(yīng)力和溫度等多項(xiàng)內(nèi)容的監(jiān)測(cè)，因此，是未來(lái)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的一種理想手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和FBG的優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)檢測(cè)出體外預(yù)應(yīng)力受力狀態(tài)。

本實(shí)用新型采用如下具體技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)、FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器、波長(zhǎng)解調(diào)儀、傳輸光纖、光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其中，F(xiàn)BG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過(guò)傳輸光纖串聯(lián)并粘貼在鋼絞線(xiàn)表面，所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過(guò)傳輸光纖接入波長(zhǎng)解調(diào)儀，所述波長(zhǎng)解調(diào)儀連接光纖傳輸系統(tǒng)，所述光纖傳輸系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

進(jìn)一步的，所述FBG應(yīng)變傳感器與FBG溫度傳感器通過(guò)傳輸光纖串連于鋼絞線(xiàn)表面，這種布置方式使得FBG溫度傳感器既能測(cè)量溫度又可以當(dāng)作FBG應(yīng)變傳感器的溫度補(bǔ)償器，消除溫度的影響。

所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器設(shè)置為1個(gè)及1個(gè)以上，傳感器之間的間距不少于5cm，通過(guò)樹(shù)脂膠固定在經(jīng)過(guò)砂紙打磨的鋼絞線(xiàn)表面，所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器標(biāo)距為可以為10cm、30cm、50cm或100cm。

所述FBG應(yīng)變傳感器與FBG溫度傳感器以及傳輸光纖表面涂抹環(huán)氧樹(shù)脂，既保護(hù)光纖避免受到外界沖擊而破壞，又確保傳感器與鋼絞線(xiàn)共同作用，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性，而且防止打磨過(guò)的鋼絞線(xiàn)氧化。

所述FBG應(yīng)變傳感器和FBG溫度傳感器通過(guò)傳輸光纖接入波長(zhǎng)解調(diào)儀，波長(zhǎng)解調(diào)儀接入光纖傳輸系統(tǒng)，光纖傳輸系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括損傷識(shí)別、模型修正和安全評(píng)估與安全預(yù)警等子系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采可實(shí)現(xiàn)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)可靠，精度高，可監(jiān)測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變和溫度等多項(xiàng)內(nèi)容，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)體外預(yù)應(yīng)力損失情況，及早采取補(bǔ)救措施，避免結(jié)構(gòu)受損。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型涉及的FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-鋼絞線(xiàn)，2-FBG應(yīng)變傳感器，3-FBG溫度傳感器，4-波長(zhǎng)解調(diào)儀，5-傳輸光纖，6-光纖傳輸系統(tǒng)，7-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，8-樹(shù)脂膠，9-環(huán)氧樹(shù)脂。

具體實(shí)施方式

如圖1所述，本實(shí)用新型的FBG傳感器體外預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)1、FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3，波長(zhǎng)解調(diào)儀4，傳輸光纖5、光纖傳輸系統(tǒng)6和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7，其中FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過(guò)傳輸光纖5串聯(lián)并粘貼在鋼絞線(xiàn)1表面，所述FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過(guò)傳輸光纖5接入波長(zhǎng)解調(diào)儀4，所述波長(zhǎng)解調(diào)儀4連接光纖傳輸系統(tǒng)6，所述光纖傳輸系統(tǒng)6連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3設(shè)置為1個(gè)及1個(gè)以上，F(xiàn)BG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3的標(biāo)距可以為10cm、30cm、50cm或100cm，傳感器之間的間距至少5cm。

FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過(guò)傳輸光纖5串連于經(jīng)過(guò)砂紙打磨的鋼絞線(xiàn)1表面，并且在FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3及傳輸光纖5表面涂抹一層環(huán)氧樹(shù)脂9，這既保護(hù)了光纖，又使得FBG傳感器測(cè)得數(shù)據(jù)更精確，更能反應(yīng)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而提高智能鋼筋的靈敏度與精確性，而且防止打磨的鋼絞線(xiàn)1氧化。

所述FBG應(yīng)變傳感器2和FBG溫度傳感器3通過(guò)傳輸光纖5接入波長(zhǎng)解調(diào)儀4，波長(zhǎng)解調(diào)儀4接入光纖傳輸系統(tǒng)6，光纖傳輸系統(tǒng)6接入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)7包括損傷識(shí)別、模型修正和安全評(píng)估與安全預(yù)警等子系統(tǒng)。

上述為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利說(shuō)明書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式和細(xì)節(jié)上對(duì)本實(shí)用新型所作出的各種變化，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。