《斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲拉索》

ICS號(hào)

CCS號(hào)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CHTSXXXXX-XXXX

斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器

平行鋼絲拉索

Parallelwirecablewithquasi-distributedfiber

Bragggratingsensorsforcable-stayedbridge

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實(shí)施

中國公路學(xué)會(huì)發(fā)布

目次

1范圍......................................................................1

2規(guī)范性引用文件.............................................................2

3術(shù)語和符號(hào).................................................................3

3.1術(shù)語和定義............................................................3

3.2符號(hào)..................................................................4

4分類、結(jié)構(gòu)、規(guī)格與型號(hào).....................................................5

4.1分類..................................................................5

4.2結(jié)構(gòu)..................................................................5

4.3規(guī)格..................................................................7

4.4型號(hào)..................................................................8

5技術(shù)要求...................................................................9

5.1外觀和尺寸............................................................9

5.2材料..................................................................9

5.3力學(xué)性能.............................................................10

5.4感知性能.............................................................11

6試驗(yàn)方法..................................................................12

6.1外觀與尺寸...........................................................12

6.2材料.................................................................12

6.3力學(xué)性能.............................................................13

6.4感知性能.............................................................13

7檢驗(yàn)規(guī)則..................................................................14

7.1檢驗(yàn)分類.............................................................14

7.2檢驗(yàn)項(xiàng)目.............................................................14

7.3判定與復(fù)驗(yàn)規(guī)則.......................................................15

8標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存....................................................16

8.1標(biāo)志.................................................................16

8.2包裝.................................................................16

8.3運(yùn)輸.................................................................16

8.4儲(chǔ)存.................................................................16

附錄A（資料性附錄）成品數(shù)字拉索溫度感知性能試驗(yàn)方法.......................17

附錄B（資料性附錄）成品數(shù)字拉索索力感知性能試驗(yàn)方法.......................18

附錄C（資料性附錄）成品數(shù)字拉索安裝和使用.................................19

用語說明....................................................................20

斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲拉索

1范圍

本文件規(guī)定了斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲拉索的分類、結(jié)構(gòu)、規(guī)格和型號(hào)、技術(shù)要

求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則，以及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等要求。

本文件適用于斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲拉索的生產(chǎn)、檢驗(yàn)和使用。

1

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T228.1金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法

GB/T7424.21光纜總規(guī)范第21部分：光纜基本試驗(yàn)方法機(jī)械性能試驗(yàn)方法

GB/T15972.10光纖試驗(yàn)方法規(guī)范第10部分：測量方法和試驗(yàn)程序總則

GB/T17101橋梁纜索用熱鍍鋅或鋅鋁合金鋼絲

GB/T18365斜拉橋用熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索

GB/T18459傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法

JT/T775大跨度斜拉橋平行鋼絲拉索

JG/T421土木工程用光纖光柵溫度傳感器

JG/T422土木工程用光纖光柵應(yīng)變傳感器

YD/T629.1光纖傳輸衰減變化的監(jiān)測方法傳輸功率監(jiān)測法

YD/T1588.2光纜線路性能測量方法第2部分：光纖接頭損耗

YD/T3128通信用基于波長檢測的光纖布拉格光柵

2

3術(shù)語和符號(hào)

3.1術(shù)語和定義

3.1.1光纖光柵傳感器fiberbragggratingsensor

以光纖光柵作為敏感元件，通過外場作用下光纖光柵中心波長變化來獲取或轉(zhuǎn)換環(huán)境信息的一

類光學(xué)傳感元件。

3.1.2光柵陣列溫度傳感光纖gratingarraytemperaturesensingfiber

分布有多個(gè)溫度光纖光柵傳感器的光纖，兼具感知、傳輸且滿足光纖成纜機(jī)械性能的光纖傳感

元件。

3.1.3光柵陣列應(yīng)變傳感光纖gratingarraystrainsensingfiber

分布有多個(gè)濕度光纖光柵傳感器的光纖，兼具感知、傳輸且滿足光纖成纜機(jī)械性能的光纖傳感

元件。

3.1.4數(shù)字光單元digitalopticalunit

由光柵陣列傳感光纖和保護(hù)材料組成的構(gòu)件，其具備光纖保護(hù)、測量、通訊等功能。

3.1.5內(nèi)置光纖光柵傳感器的平行鋼絲拉索parallelwirecablewithquasi-distributedfiberBragggrating

sensors

由數(shù)字光單元與其他鋼絲編絲組合，2°~4°扭絞角，經(jīng)左旋輕度扭鉸后并右旋纏包高強(qiáng)聚酯纖維

帶，并在鋼絲外通過塑料擠出機(jī)熱擠高密度聚乙烯護(hù)套，兩端經(jīng)過灌鑄并安裝帶有光纖信號(hào)接口錨

具的成品拉索，簡稱數(shù)字拉索。

3.1.6光纖法蘭opticalfiberconnector

一種實(shí)現(xiàn)光信號(hào)分路/合路，或用于延長光纖鏈路的元件。

3.1.7光纖尾纖opticalfiberlead

將光柵陣列傳感光纖與光纖法蘭相連的光纖線路。

3

3.1.8光纖余長fiberexcesslength

數(shù)字光單元內(nèi)光柵陣列傳感光纖長度與數(shù)字光單元長度的差值和數(shù)字光單元長度的比值。

3.2符號(hào)

d——數(shù)字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）；

Pb——數(shù)字拉索公稱破斷力，單位為牛（N）；

dB——光纖每單位長度上的衰減；

F.S.——滿量程。

4

4分類、結(jié)構(gòu)、規(guī)格與型號(hào)

4.1分類

4.1.1按數(shù)字拉索內(nèi)置光纖光柵傳感器種類其分為：

1)不進(jìn)行溫度修正的測力型數(shù)字拉索，代號(hào)F；

2)考慮溫度修正的測力型數(shù)字拉索，代號(hào)TF；

4.2結(jié)構(gòu)

4.2.1數(shù)字光單元由光柵陣列傳感光纖、異形鋼絲、圓管、結(jié)構(gòu)膠和護(hù)套等組成，數(shù)字光單元公稱

直徑應(yīng)與拉索內(nèi)其他鋼絲直徑相同，見圖4.2.1。

1234

1234

d

d

65

（a）測力型數(shù)字光單元（b）測溫、力型數(shù)字光單元

說明：1-異形鋼絲；2-護(hù)套；3-結(jié)構(gòu)膠；4-應(yīng)變光柵陣列傳感光纖；5-溫度光柵陣列傳感光纖；6-圓管。

圖4.2.1數(shù)字光單元結(jié)構(gòu)示意

5

4.2.2數(shù)字拉索斷面由若干高強(qiáng)鋼絲與數(shù)字光單元緊密排列而成，數(shù)字光單元應(yīng)布置在拉索中心，

見圖4.2.2。

1

2

3

4

說明：1-高強(qiáng)鋼絲；2-HDPE護(hù)套；3-高強(qiáng)聚酯纖維帶；4-數(shù)字光單元。

圖4.2.2數(shù)字拉索斷面

4.2.3數(shù)字拉索錨具宜采用冷鑄錨具，錨具內(nèi)應(yīng)包含光纖尾纖、光纖法蘭、光纖法蘭及固定板等構(gòu)

件，見圖4.2.3。

151413121110987654321

說明：

1-封板；9-錨圈；

2-錨杯；10-數(shù)字光單元；

3-光纖法蘭固定板；11-鋼絲；

4-光纖法蘭；12-上連接筒；

5-光纖尾纖；13-下連接筒；

6-數(shù)字光單元內(nèi)光纖光柵傳感器；14-端蓋；

7-分絲板；15-索體。

8-環(huán)氧鐵砂填料；

圖4.2.3數(shù)字拉索錨具構(gòu)造

6

4.2.4成品數(shù)字拉索由數(shù)字光單元、錨杯、錨圈、連接筒、索體等組成，見圖4.2.4。

1234567

說明：

1-光纖法蘭及固定板；5-連接筒；

2-光纖尾纖；6-數(shù)字光單元；

3-錨圈；7-索體。

4-錨杯；

圖4.2.4成品數(shù)字拉索結(jié)構(gòu)示意圖

4.3規(guī)格

4.3.1斜拉橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲拉索常見規(guī)格主要技術(shù)參數(shù)見表4.3.1。

表4.3.1成品數(shù)字拉索主要技術(shù)參數(shù)

規(guī)格鋼絲類型數(shù)量公稱直徑mm單根理論面積mm2

測力型數(shù)字光單元1735.34

F-PES7-85

鋼絲84738.48

測溫、力型數(shù)字光單元1732.20

TF-PES7-199

鋼絲198738.48

注：F代表不考慮溫度修正的測力型數(shù)字拉索；1代表數(shù)字光單元根數(shù)；PES代表平行鋼絲拉索；7代表鋼絲直徑；

85代表鋼絲總根數(shù)。

7

4.4型號(hào)

4.4.1數(shù)字拉索產(chǎn)品在拉索GB/T18365表示方法基礎(chǔ)上，應(yīng)新增數(shù)字光單元相關(guān)信息，其表示方法

見圖4.4.1-1。

()

數(shù)字光單元抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕（MPa）

數(shù)字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）

數(shù)字拉索類型，見4.1

纜索類型，見GB/T18365

圖4.4.1數(shù)字拉索型號(hào)表示方法

示例：

198根7mm，抗拉強(qiáng)度為1770MPa的高強(qiáng)鍍鋅鋼絲與1根公稱直徑7mm，抗拉強(qiáng)度為1200MPa的測溫、力型

數(shù)字光單元形成的數(shù)字拉索，其型號(hào)表示為：PES（C）7-1770-199-Zn-（TF）7-1200。

8

5技術(shù)要求

5.1外觀和尺寸

5.1.1光柵陣列傳感光纖外觀應(yīng)光潔、無鋒棱、毛刺和裂痕。光纖尾纖應(yīng)無損傷，標(biāo)識(shí)應(yīng)清晰。光

柵陣列傳感光纖與光纖尾纖的連接應(yīng)熔接牢固。光纖法蘭與光纖法蘭固定板應(yīng)連接牢靠。

5.1.2數(shù)字光單元表面護(hù)套不應(yīng)有破損和凸起。

5.1.3拉索索體與錨具外觀應(yīng)符合GB/T18365的規(guī)定。

5.2材料

5.2.1光柵陣列溫度與應(yīng)變傳感光纖的相關(guān)性能應(yīng)符合表5.2.1。

表5.2.1光柵陣列溫度與應(yīng)變傳感光纖主要性能參數(shù)

項(xiàng)目參數(shù)

反射率≥0.1‰

半峰全寬<0.1nm

中心波長范圍1510-1590nm

模場直徑@1550nm6μm（典型值）

包層直徑125±1μm

破斷力≥50N

彎曲半徑≥5cm

光柵間距1m/2m/5m（典型值）

傳輸損耗@1550nm≤1dB/km

涂覆層材料丙烯酸酯

涂覆層直徑250~900μm±1μm（典型值）

工作溫度-20℃-120℃

5.2.2數(shù)字光單元的相關(guān)性能應(yīng)符合表5.2.2。

9

表5.2.2數(shù)字光單元主要性能參數(shù)

類型項(xiàng)目參數(shù)

公稱直徑dd±0.2mm

溫度光纖余長≥4.0‰

應(yīng)變光纖余長≤0.0%

整體結(jié)構(gòu)

徑向抗壓強(qiáng)度≥5MPa

軸向變形量≥5000με

盤卷直徑≥1500mm

異型鋼絲高強(qiáng)鋼絲

鋼管材料不銹鋼316L

組成部件

鋼管壁厚0.15~0.20mm

結(jié)構(gòu)膠環(huán)氧樹脂

光柵陣列溫度傳感光纖傳輸損耗(@1550nm)≤1dB/km

光柵陣列傳感光纖

光柵陣列溫度傳感光纖傳輸損耗(@1550nm)≤1dB/km

5.2.3其他鋼絲、高強(qiáng)聚酯纖維帶、高密度聚乙烯護(hù)套料、錨具及灌鑄材料、拉索附屬件等應(yīng)符合

GB/T18365的規(guī)定。

5.3力學(xué)性能

5.3.1成品數(shù)字拉索相關(guān)力學(xué)性能應(yīng)符合表5.3.1。

表5.3.1成品數(shù)字拉索力學(xué)性能參數(shù)

項(xiàng)目參數(shù)

極限延伸率≥2%

斷絲率≤2%

彈性模量≥1.90×105MPa

疲勞試驗(yàn)后，拉索再次拉伸后，護(hù)套不應(yīng)有損傷，且錨杯和錨圈旋合正常，拉索斷

疲勞性能

絲率不應(yīng)大于2%。若鋼絲根數(shù)小于151根，斷絲數(shù)不大于3根

水密性靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水密性試驗(yàn)后，錨具目測應(yīng)無進(jìn)水現(xiàn)象

墩頭鋼絲應(yīng)冷鐓成鼓槌狀，數(shù)字光單元不墩頭

灌錨灌錨料不應(yīng)進(jìn)入錨杯，不得污染光纖尾纖、光纖法蘭

超張拉后，錨具分絲板內(nèi)縮值不大于6mm，錨圈和錨杯旋合不受影響，光柵陣列

超張拉

傳感光纖信號(hào)不丟失

10

5.4感知性能

5.4.1成品數(shù)字拉索感知性能應(yīng)符合表5.4.1。

表5.4.1成品數(shù)字拉索感知性能參數(shù)

類型項(xiàng)目參數(shù)

溫度測量范圍-20℃~80℃

溫度測量

溫度測量精度≤±1.0℃

應(yīng)變測量范圍0με~5000με

應(yīng)變測量

應(yīng)變測量精度≤±5%F.S.

11

6試驗(yàn)方法

6.1外觀與尺寸

6.1.1在自然光源或等效光源條件下，用目測、觸摸、量具直接檢查。

6.2材料

6.2.1光柵陣列傳感光纖性能試驗(yàn)應(yīng)符合表6.2.1。

表6.2.1光柵陣列傳感光纖性能試驗(yàn)方法

項(xiàng)目試驗(yàn)方法

反射率YD/T3128

半峰全寬GB/T15972.41

中心波長范圍GB/T15972.44

模場直徑@1550nmGB/T15972.45

包層直徑GB/T15972.20

破斷力GB/T15972.31

彎曲半徑GB/T15972.47

光柵間距直尺

傳輸損耗@1550nmGB/T15972.40

涂覆層直徑GB/T15972.21

工作溫度GB/T15972.52

6.2.2數(shù)字光單元的性能試驗(yàn)應(yīng)符合表6.2.2。

表6.2.2數(shù)字光單元性能試驗(yàn)方法

項(xiàng)目項(xiàng)目試驗(yàn)方法

公稱直徑d卡尺測量

溫度光纖余長GB/T15972.22

整體結(jié)構(gòu)應(yīng)變光纖余長GB/T15972.22

徑向抗壓強(qiáng)度GB/T7424.21

軸向變形量GB/T7424.21

組成部件鋼管壁厚卡尺測量

光柵陣列傳感光纖衰減GB/T15972.40

12

GB/T15972.40

6.2.3外層鋼絲、高強(qiáng)聚酯纖維帶、高密度聚乙烯護(hù)套料、錨具及灌鑄材料、接線盒、拉索附屬件

等應(yīng)符合GB/T18365的規(guī)定。

6.3力學(xué)性能

6.3.1數(shù)字拉索的彈性模量、靜載性能、疲勞性能、水密性、工藝性等性能應(yīng)按GB/T18365的規(guī)定

進(jìn)行試驗(yàn)。

6.4感知性能

6.4.1數(shù)字拉索溫度感知性能應(yīng)按附錄A的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

6.4.2數(shù)字拉索索力感知性能應(yīng)按附錄B的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

13

7檢驗(yàn)規(guī)則

7.1檢驗(yàn)分類

7.1.1數(shù)字拉索檢驗(yàn)分出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)兩類。

7.1.2出廠檢驗(yàn)為生產(chǎn)廠在每批產(chǎn)品交貨前應(yīng)進(jìn)行的檢驗(yàn)。

7.1.3型式檢驗(yàn)為對(duì)產(chǎn)品全面性能控制的檢驗(yàn)。有下列情況之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：

1)正式生產(chǎn)后，如原材料來源或工藝有改變，影響產(chǎn)品性能時(shí)；

2)正常生產(chǎn)時(shí)，每3年進(jìn)行一次檢驗(yàn)；

3)產(chǎn)品長期停產(chǎn)后，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；

4)出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式檢驗(yàn)有較大差異時(shí)；

5)國家質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)要求時(shí)。

7.2檢驗(yàn)項(xiàng)目

7.2.1數(shù)字拉索型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目見表7.2.1。

表7.2.1數(shù)字拉索型式檢驗(yàn)與出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目

抽樣數(shù)量抽樣數(shù)量

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求試驗(yàn)方法型式檢驗(yàn)出廠檢驗(yàn)

（型式檢驗(yàn)）（出廠檢驗(yàn)）

1外觀與尺寸5.16.1++一根全檢

2光纖光柵傳感器5.2.16.2.1+-一根一個(gè)項(xiàng)目一根

3數(shù)字光單元5.2.26.2.2+-一根一個(gè)項(xiàng)目一根

4力學(xué)性能及其他5.36.3+-一根按設(shè)計(jì)要求

5溫度感知性能5.46.4.1++一根每規(guī)格一根

6索力感知性能5.46.4.2++一根全檢

注：“+”為檢驗(yàn)，“-”為不檢驗(yàn)，力學(xué)性能及其他代指拉索現(xiàn)行規(guī)范GB/T18365所規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

14

7.3判定與復(fù)驗(yàn)規(guī)則

7.3.1成品數(shù)字拉索型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)應(yīng)按檢驗(yàn)項(xiàng)目表7.2.1進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)均符合要求時(shí)，則判定

該批產(chǎn)品合格。

7.3.2當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果有1項(xiàng)及以上不合格時(shí)，對(duì)不合格項(xiàng)目加倍取樣進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)驗(yàn)合格，則判定該

批合格，否則判定為不合格。

15

8標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存

8.1標(biāo)志

8.1.1除符合GB/T18365的規(guī)定外，應(yīng)在產(chǎn)品錨頭內(nèi)光纖法蘭位置標(biāo)記其對(duì)應(yīng)光纖光柵類型，且交

貨時(shí)應(yīng)向用戶提供下述技術(shù)資料：

1)質(zhì)量證明文件：包括產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)、性能試驗(yàn)結(jié)果、檢驗(yàn)出廠日期、生產(chǎn)廠家質(zhì)檢部門印

記等；

2)產(chǎn)品使用說明書：包括產(chǎn)品內(nèi)光纖光柵數(shù)量、初始波長、溫度與索力換算方法等。

8.2包裝

8.2.1除符合GB/T18365的規(guī)定外，產(chǎn)品錨頭應(yīng)設(shè)置專用固定裝置，以防錨具滑落。

8.3運(yùn)輸

8.3.1應(yīng)符合GB/T18365的規(guī)定。

8.4儲(chǔ)存

8.4.1除符合GB/T18365的規(guī)定，應(yīng)保證儲(chǔ)存溫度控制在-10℃~+70℃范圍內(nèi)。

16

附錄A（資料性附錄）成品數(shù)字拉索溫度感知性能試驗(yàn)方法

A.1溫度感知性能試驗(yàn)方法

A.1.1制作1根數(shù)字拉索試樣（內(nèi)含溫度光柵數(shù)量不少于3個(gè)），將其以自由狀態(tài)放置在圖A.1.1所

示的溫度控制箱內(nèi)，然后在數(shù)字拉索尾端將光柵陣列溫度傳感光纖通過光纖跳線與解調(diào)儀連接。

1234

說明：1-溫度控制箱；2-數(shù)字拉索；3-解調(diào)儀；4-光纖跳線。

圖A.1.1數(shù)字拉索溫度感知性能試驗(yàn)裝置示意

A.1.2溫度感知性能試驗(yàn)試驗(yàn)過程可參照如下步驟進(jìn)行。

1)試驗(yàn)開始前，將數(shù)字索股短樣自由展開，采集拉索自由狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的光柵波長數(shù)據(jù)5~10min，

作為光柵陣列傳感光纖各光柵初始波長，并同步用溫度計(jì)記錄箱內(nèi)初始溫度；

2)在溫度測量范圍內(nèi)選取5個(gè)及以上等分的測溫點(diǎn)（包含測量范圍的上下限），且升降溫速

率不得超過1℃/min，循環(huán)次數(shù)不少于3次，如圖A.1.2所示設(shè)置溫度控制箱內(nèi)溫度；

3)當(dāng)溫度控制箱溫度到達(dá)設(shè)置點(diǎn)并穩(wěn)定2h后，記錄數(shù)字拉索內(nèi)光柵陣列傳感光纖的波長值；