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分布式光纤预应力智能监测锚索

阅读：661发布：2020-05-12

专利汇可以提供分布式光纤预应力智能监测锚索专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种分布式光纤预应力智能监测锚索，包括锚索、复数墩头、复数光纤传感器；其中，在锚索本体全长上每隔一定距离套设一该墩头；在每个该墩头上固定一光纤传感器。本发明设计可以对锚索全长的应力进行监测，从而加深对锚索锚固机理的认识。同时，由得到的结果可以在设计锚索时，进行针对设计(即对受力大的部分采用特殊处理)。，下面是分布式光纤预应力智能监测锚索专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，在锚索上固定有若干个墩头，在每个墩头上固定有一光纤传感器。
2.如权利要求1所述的分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，所述墩头以相同距离套设在锚索上。
3.如权利要求1所述的分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，所述墩头以不同距离套设在锚索上。
4.如权利要求1所述的分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，所述镦头在岩土结构面周围和自由段与锚固段交接处分别较密集。
5.如权利要求1-4之一所述的分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，所述墩头通过穿心式液压千斤顶固定在锚索上。
6.如权利要求5所述的分布式光纤预应力智能监测锚索，其特征在于，它还包括一应力监测装置，所述光纤传感器的信号输出端与该应力监测装置的信号输入端相连，所述应力监测装置为光纤光栅解调仪。

说明书全文

分布式光纤预应力智能监测锚索

技术领域

[0001] 本发明属于岩土工程领域，主要涉及一种预埋在岩土中的锚索，具体地说涉及一种通过光纤传感器实时监测锚索所受预应力情况的分布式光纤预应力智能监测锚索。

背景技术

[0002] 在岩土工程中，为加固不稳定地层，人们越来越多的采用锚固的加固方式。这样有效的增大了地层的安全系数，保证了工程在建设时和运行期的安全。

[0003] 1918年，人们对西利西矿山进行锚固时，首次用到了锚索。在随后的近一百多年的工程实践中，锚索进行过很多次改进，技术愈发成熟。

[0004] 一般情况下，锚索由若干根钢绞线组成。因为其受力机制，一般需要加上预应力。因为其可以承受较大的应力，所以通常应用在大吨位锚固工程中。随着人类活动领域的不断扩大，岩土工程中要处理的地层条件越来越复杂，而锚索的应用则越来越多。

[0005] 由于锚索的锚固机理十分复杂，影响锚固效果的因素众多，所以对锚索锚固机理这方面的研究尚在探索阶段。而对锚索的受力机制更是缺乏长期的监测，远远无法满足工程建设的需要。

[0006] 一般情况下，预应力铺索的监测主要包括内力监测、内部温度监测、腐蚀监测和断丝监测等，其中索力监测是预应力锚索运行期间监测最重要的一个方面，索力能够直接反应预应力描索的运行状态。

[0007] 预应力锚固系统安全监测工程常用的索力测量方法包括压力表测定法、电阻应变片监测法、振动频率法、测力环测法、磁通量法等。其中，压力表测定法误差较大；电阻应变片法的监测结果易受到外界环境的影响；振动频率法的测量结果同样不够精确；测力环测法安装繁琐、操作不便；磁通量法响应较慢，不易获得动态参数。因此，还没有一种可以准确、有效地对锚索全长应力进行监测的解决方案。

发明内容

[0008] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可智能监测锚索全长所受应力情况的新型锚索。该锚索上分布有若干个光纤传感器，通过这些光纤传感器可以实时监测锚索全长的应力情况，判断出锚索上应力的分布高低，从而可对高应力部分进行单独设计。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用以下设计方法：一种分布式光纤预应力智能监测锚索，在锚索上固定有若干个墩头，在每个墩头上固定有一光纤传感器。

[0010] 所述墩头以相同距离套设在锚索上；所述墩头也可以以不同距离套设在锚索上。

[0011] 所述镦头在岩土结构面周围和自由段与锚固段交接处分别较密集。

[0012] 所述墩头通过穿心式液压千斤顶固定在锚索上。

[0013] 所述分布式光纤预应力智能监测锚索还包括一应力监测装置，所述光纤传感器的信号输出端与该应力监测装置的信号输入端相连，所述应力监测装置为光纤光栅解调仪。

[0014] 本发明的有益效果在于：

[0015] 本发明提供一种分布式光纤预应力智能监测锚索，通过将墩头套设在锚索上，在墩头表面固定光纤传感器，解决锚索表面无法粘贴光纤传感器的问题；通过墩头合理分布在锚索全长上，墩头将锚索的应变传递给传感器，应力监测装置分析锚索应力，从而获得锚索全长的受力情况。附图说明

[0016] 图1为本发明提供的分布式光纤预应力智能监测锚索结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明进行详细说明。

[0018] 本发明公开的分布式光纤预应力智能监测锚索就是在长长的锚索上固定有若干个墩头，在墩头上固定有光纤传感器，通过分布在锚索上的若干个光纤传感器监测锚索不同位置所受的应力；再通过应力监测装置如光纤光栅解调仪接收不同位置的光纤传感器监测的数据，对锚索的受力情况进行分析。

[0019] 图1为本发明提供的一个墩头和一个传感器安装于锚索上的结构示意图。如图所示，墩头2通过穿心式液压千斤顶固定在锚索1上，光纤传感器3固定在锚索2上。当锚索1受力发现变形，其受力变形通过墩头2传递给光纤传感器3，光纤传感器3的信号输出端31与应力监测装置的信号输入端相连，即可将锚索该处的受力情况实时反应出来。

[0020] 本发明提供的分布式光纤预应力智能监测锚索的制造过程如下：

[0021] 1、装接墩头2：

[0022] 先使用穿心式液压千斤顶间隔一定距离，可以是相同间距或不同间距，将墩头2套设在锚索1上。镦头的分布密度由实际情况确定，在岩土结构面周围和自由段与锚固段交接处应该增加镦头的数量。

[0023] 2、固定光纤传感器3：

[0024] 在墩头2上固定，例如使用502胶将光纤传感器3粘贴在墩头2上。

[0025] 3、应力监测设备标定：

[0026] 在镦头的安装过程中，镦头受到了挤压，产生了塑性变形。为消除塑性变形，使结果更精确，通过室内试验，对测得光纤传感器数据与锚索实际受力情况进行对比分析，消除由于镦头塑性变形对监测结果的影响。

[0027] 4、埋设锚索：

[0028] 将锚索1埋设到岩土中，固定在锚索1的光纤传感器的信号输出端31也露出岩土外。

[0029] 埋设好锚索后，将光纤传感器3的信号输出端31连接到应力监测仪上进行监测即可。

[0030] 从上述实施例可以看出，本发明提供的一种分布式光纤预应力智能监测锚索通过镦头和光纤传感器做为锚索应变的传递装置求得锚索的应变，进而得到其全长上的应力值。

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