一種可分布式測量的智能螺母及其製作方法與流程

2023-12-11 22:57:57

本發明涉及螺母技術領域，具體涉及一種可分布式測量的智能螺母及其製作方法。

背景技術：

預應力錨索包括鋼絲索、鋼棒、鋼絞線索等結構，它常利用錨具的螺母來進行傳力，廣泛用於混凝土預應力筋、橋梁拉索(或吊索)、巖土錨索等建築工程結構之中。索體張拉錨固需要螺母來進行傳力，張拉過程常需要進行索力監控。此外，索體容易受到周圍環境的影響，發生腐蝕生鏽，預應力損失，進而影響其工作性能，對建築物的正常使用和安全運營產生負面影響。所以，對預應力索體的工作狀態進行長期實時的監測，掌握索體的應力狀態，保障索體的使用安全，是預應力技術的發展重點。

螺母，特別是夾片式螺母，經常在橋梁施工用到，預先安裝好定位，然後澆築混凝土，埋在混凝土的兩端；其也用於地錨索、拉索、錨碇等預應力體系。

預應力螺母在預應力鋼筋混凝土領域的應用廣泛，但目前通過監測螺母來監測預應力體系受力情況的設備及檢測方法並沒有得到應用。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種可分布式測量的智能螺母及其製作方法，該可分布式測量的智能螺母可作為目前最廣泛採用的鋼絞線、鋼絲和鋼棒預應力螺母。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種可分布式測量的智能螺母，包括螺母本體，所述螺母本體的外表面設有凹槽，所述凹槽環繞所述螺母本體的外表面並與所述螺母本體的軸線重合；所述可分布式測量的智能螺母還包括光纖檢測組件，所述光纖檢測組件環繞於所述凹槽內；所述光纖檢測組件包括傳感光纖、連接於所述傳感光纖兩端的接頭及與所述兩端接頭連接的定位塊，所述凹槽內還繞設有填充物，所述填充物位於所述凹槽與所述傳感光纖之間及包覆於所述傳感光纖上。

進一步地，所述傳感光纖為祼光纖或塑料封裝光纖。

進一步地，所述光纖檢測組件和填充物通過粘結劑固定於所述凹槽內。

進一步地，所述粘接劑為熱固性樹脂，所述熱固性樹脂為環氧樹脂、聚氨酯或聚硫橡膠。

進一步地，所述傳感光纖為已標定長度的可根據光散射原理進行測量的光纖。

進一步地，所述凹槽的深度為1.5-2.5釐米，寬度為2-3釐米。

進一步地，所述填充物為混雜纖維，所述混雜纖維包括碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維中的兩種或兩種以上。

本發明所述的可分布式測量的智能螺母的製作方法，包括如下步驟：

(1)在螺母的外圓周上開設與所述螺母本體的軸線重合的凹槽；

(2)將兩端接有接頭的傳感光纖纏繞於上述凹槽內，再將傳感光纖的兩端接頭接入定位塊中；

(3)將粘有粘結劑的填充物纏繞於上述繞設有傳感光纖的凹槽內，即可得到本發明可分布式測量的智能螺母。

進一步地，所述步驟(1)中凹槽的深度為1.5-2.5釐米，寬度為2-3釐米。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果為：

1、本發明將光纖傳感器與螺母相結合，即將傳感光纖繞於螺母的外面，利用螺母的壓縮變形，能有效測量螺母外的應力均值，通過將應力均值與預應力筋的張力對應起來，測量預應力筋的張力；且通過儀器監測即可很好地檢測到螺母的受力變化。

2、本發明傳感光纖與填充物混雜纖維絲均繞於凹槽內，環繞入凹槽內時粘結上粘結劑，與螺母固化後形成整體。採用混雜纖維絲能保證傳感光纖與凹槽具有良好的整體性，不會產生空隙和脫落現象，使光纖與整個智能螺母能協調變形，有利於提高測量的精度。同時，混雜纖維絲和粘結的環氧樹脂能很好的保護內部光纖不被外界環境腐蝕，保障傳感光纖的使用壽命。

3、本發明可應用於平行鋼絲索、鋼絞線索和鋼棒等，對拉索索力進行測量。

附圖說明

圖1為本發明實施例一種可分布式測量的智能螺母的結構示意圖。

圖中，1-螺母本體，2-傳感光纖，3-接頭，4-定位塊，5-填充物。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，當組件被稱為「固定於」另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是「連接」另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當一個組件被認為是「設置於」另一個組件，它可以是直接設置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

如圖1所示，一種可分布式測量的智能螺母，包括螺母本體1和光纖檢測組件，所述螺母本體1的外圓表面開設有深度為1.5釐米，寬度為2釐米凹槽(圖中未示出)，所述凹槽環繞所述螺母本體1的外表面並與所述螺母本體1的軸線重合，所述光纖檢測組件環繞於所述凹槽內，並通過粘結劑固定於所述凹槽內。所述光纖檢測組件包括傳感光纖2、連接於所述傳感光纖2兩端的接頭3及與所述兩端接頭3連接的定位塊4，定位塊4用於保護光纖接頭，防止破壞。所述凹槽內還繞設有粘有粘結劑的填充物5，所述填充物5位於所述凹槽與所述傳感光纖2之間及包覆於所述傳感光纖2上，填充物5用於保證傳感光纖2與凹槽具有良好的整體性，不會產生空隙和脫落現象，使傳感光纖2與整個智能螺母能協調變形，有利於提高測量的精度。

進一步地，本發明實施例中所述傳感光纖2為祼光纖，本發明由於具有填充物5的保護，克服了祼光纖引脆性較大而易折斷的缺點，因此，本發明中即使採用祼光纖也並不影響本發明的使用壽命及應力測量。當然其他實施例中也可採用塑料封裝光纖作為傳感光纖。

進一步地，本發明實施例中所述粘結劑為熱固性樹脂，所述熱固性樹脂為環氧樹脂，當然其他實施例中還可使用聚氨酯或聚硫橡膠作為粘結劑。熱固性樹脂剛性大、硬度高、耐溫高、製品尺寸穩定性好，與填充物5混雜纖維混合後更增強了其性能，大大提高本發明智能螺母整體的穩定性。

進一步地，所述傳感光纖2為已標定長度的可根據光散射原理進行測量的光纖。

進一步地，所述填充物5為混雜纖維，所述混雜纖維為碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維的混合物。

本發明可分布式測量的智能螺母的製作方法為：

(1)在螺母本體1加工成外圓周上開設與所述螺母本體1的軸線重合的凹槽；

(2)將兩端接有接頭3的傳感光纖2纏繞於上述凹槽內，再將傳感光纖2的兩端接頭3接入定位塊4中；

(3)將粘有粘結劑的填充物5纏繞於上述繞設有傳感光纖2的凹槽內，即可得到本發明可分布式測量的智能螺母。

本實施例中凹槽的尺寸大小優選為深度為1.5釐米、寬度為2釐米，當然其他實施例中也可選用其他合適的尺寸。

本發明實施例中粘結劑優選為熱固性樹脂環氧樹脂，填充物優選為碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維混合而成的混雜纖維絲。

實施例2

本實施例中除凹槽的尺寸大小改為深度為2.5釐米、寬度為3釐米，及填充物5採用碳纖維和玻璃纖維組成的混雜纖維外，其他均與實施例1相同。

本發明的測量原理為：

採用布裡淵分布式測量光纖傳感器，將其繞在拉索錨具螺母的外槽內，製成智能拉索螺母，利用螺母的壓縮變形，進行測量。

上述說明是針對本發明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例並非用以限定本發明的專利申請範圍，凡本發明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬於本發明所涵蓋專利範圍。