《懸索橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股》

ICS號

CCS號

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CHTSXXXXX-XXXX

懸索橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器

平行鋼絲索股

Parallelwirestrandswithquasi-distributedfiber

Bragggratingsensorsforsuspensionbridge

（征求意見稿）

xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實(shí)施

中國公路學(xué)會發(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.................................................................3

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

3.2符號..................................................................4

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

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

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

4.3規(guī)格..................................................................8

4.4型號..................................................................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外觀和尺寸...........................................................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)輸和儲存....................................................16

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

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

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

8.4儲存.................................................................16

附錄A（資料性附錄）成品數(shù)字索股拉伸性能試驗(yàn)方法...........................17

附錄B（資料性附錄）成品數(shù)字索股溫度感知性能試驗(yàn)方法.......................18

附錄C（資料性附錄）成品數(shù)字索股濕度感知性能試驗(yàn)方法.......................19

附錄D（資料性附錄）成品數(shù)字索股安裝、標(biāo)定和使用...........................20

用語說明....................................................................21

懸索橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股

1范圍

本文件規(guī)定了懸索橋主纜用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股的分類、結(jié)構(gòu)、規(guī)格和型號、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)輸和儲存等要求。

本文件適用于懸索橋主纜用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股的生產(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/T18459傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法

GB/T36483懸索橋用主纜平行鋼絲索股

JT/T1104橋梁用熱鍍鋅鋁合金鋼絲

JG/T421土木工程用光纖光柵溫度傳感器

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

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光柵陣列濕度傳感光纖gratingarrayhumiditysensingfiber

分布有多個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)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股prefabricatedparallelwirestrandswithquasi-distributedfiber

Bragggratingsensors

由數(shù)字光單元和平行鋼絲編絲組合，兩端經(jīng)過灌鑄并安裝帶有光纖信號接口錨具的成品索股，

簡稱數(shù)字索股。

3.1.6光纖法蘭opticalfiberconnector

一種實(shí)現(xiàn)光信號分路/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。

3.1.9拉伸性能tensileproperty

在不同荷載下，數(shù)字索股內(nèi)光柵陣列傳感光纖的衰減、光纖伸長應(yīng)變和數(shù)字索股應(yīng)變與加在數(shù)

字索股上的荷載的函數(shù)關(guān)系。

3.1.10透氣率airpermeability

單位長度內(nèi)數(shù)字光單元上透氣孔總面積和與數(shù)字光單元內(nèi)對應(yīng)透氣鋼管表面積的比值。

3.2符號

d——數(shù)字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）；

Pb——數(shù)字索股公稱破斷力，單位為牛（N）；

dB——光纖每單位長度上的衰減；

RH——相對濕度。

4

4分類、結(jié)構(gòu)、規(guī)格與型號

4.1分類

4.1.1按數(shù)字索股內(nèi)置光纖光柵傳感器種類其分為：

1)測溫型數(shù)字索股，代號T；

2)測濕型數(shù)字索股，代號H。

4.2結(jié)構(gòu)

4.2.1數(shù)字光單元由封裝光柵陣列傳感光纖的鋼管和高強(qiáng)鋼絲絞制組成，絞制后數(shù)字光單元公稱直

徑應(yīng)與索股內(nèi)其他鋼絲直徑相同，見圖4.2.1。

54

dd

123

123

（a）測溫?cái)?shù)字光單元（b）測濕數(shù)字光單元

說明：1-鋼絲；2-鋼管；3-溫度光柵陣列傳感光纖；4-濕度光柵陣列傳感光纖；5-透氣鋼管。

圖4.2.1數(shù)字光單元結(jié)構(gòu)示意

5

4.2.2數(shù)字索股斷面由若干高強(qiáng)鋼絲與數(shù)字光單元平行緊密排列而成，數(shù)字光單元應(yīng)布置在索股中

心，見圖4.2.2。

1

2

3

說明：1-索股定型材料；2-高強(qiáng)鋼絲；3-數(shù)字光單元。

圖4.2.2數(shù)字索股斷面

4.2.3數(shù)字索股錨具宜采用熱鑄錨具，錨具內(nèi)應(yīng)包含光纖尾纖、光纖法蘭、光纖法蘭固定板、隔熱

護(hù)套等構(gòu)件，見圖4.2.3。

87654321

910

說明：

1-封板；6-隔熱護(hù)套；

2-光纖法蘭固定板；7-數(shù)字光單元；

3-光纖法蘭；8-索體；

4-光纖尾纖；9-錨頭；

5-分絲板；10-灌鑄材料；

圖4.2.3數(shù)字索股錨具構(gòu)造

6

4.2.4成品數(shù)字索股由數(shù)字光單元、錨具、索體、索體定型材料等組成，見圖4.2.4。

123456

說明：

1-光纖法蘭及固定板；4-數(shù)字光單元；

2-光纖尾纖；5-定型纏包帶；

3-錨頭；6-索股。

圖4.2.4成品數(shù)字索股結(jié)構(gòu)示意圖

4.2.5成品數(shù)字索股在主纜中布置可采用“1+6”布置，如圖4.2.5所示。

2

1

說明：1-數(shù)字索股；2-一般索股。

圖4.2.5成品數(shù)字索股在主纜內(nèi)布置位置

7

4.3規(guī)格

4.3.1懸索橋用內(nèi)置光纖光柵傳感器平行鋼絲索股常見規(guī)格主要技術(shù)參數(shù)見表4.3.1-1。

表4.3.1-1成品數(shù)字索股主要技術(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

測溫?cái)?shù)字光單元1619.98

T-PPWS6-127

鋼絲126628.27

測濕數(shù)字光單元1617.97

H-PPWS6-127

鋼絲126628.27

注：T代表測溫；H代表測濕；PPWS代表平行鋼絲索股；6代表鋼絲直徑；127代表索股斷面總鋼絲根數(shù)。

4.4型號

4.4.1數(shù)字索股型號在GB/T36483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4.4.4。

()

數(shù)字光單元內(nèi)的光纖余長，單位為（‰）

數(shù)字光單元內(nèi)光柵間距，單位為米（m）

數(shù)字光單元公稱直徑，單位為毫米（mm）

數(shù)字索股類型，見4.1

原成品索股型號，見GB/T36483

圖4.4.1數(shù)字索股型號表示方法

示例：

126根直徑6.0mm，抗拉強(qiáng)度為1770MPa的高強(qiáng)鍍鋅鋁鋼絲與1根公稱直徑為6.0mm，光柵間距1米光纖余長

為4.0‰的可測量濕度數(shù)字光單元形成的數(shù)字索股，編號為69，其型號表示為：PPWS6.0-127-1770-ZnAl-69（H）6.0-

1-4.0。

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)字光單元表面不應(yīng)有銹蝕，不應(yīng)有折斷、橫裂和相互交叉的鋼絲。數(shù)字光單元內(nèi)鋼管不應(yīng)

有壓扁等缺陷，不應(yīng)有油、潤滑脂等物質(zhì)。

5.1.3索股與錨具外觀和尺寸應(yīng)符合GB/T36483的規(guī)定。

5.2材料

5.2.1光柵陣列溫度與濕度傳感光纖性能應(yīng)符合表5.2.1-1。

表5.2.1-1光柵陣列溫度與濕度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聚酰亞胺

涂覆層直徑250±1μm（典型值）150±1μm（典型值）

工作溫度-20℃-120℃-20℃-200℃

5.2.2數(shù)字光單元的相關(guān)性能應(yīng)符合表5.2.2-1。

9

表5.2.2-1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

捻距12d~16d

光纖余長≥4.0‰

整體結(jié)構(gòu)透氣率≥1.0%

徑向抗壓強(qiáng)度≥10MPa

軸向變形量≥5000με

盤卷直徑≥1500mm

鋼絲直徑d/3±0.02mm

鋼管材料不銹鋼316L

組成部件

鋼管直徑d/3±0.05mm

鋼管壁厚0.15~0.20mm

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

光柵陣列濕度傳感光纖傳輸損耗(@1550nm)≤1dB/km

5.2.3其他鋼絲、索股定型材料與錨具及灌鑄材料應(yīng)符合GB/T36483的規(guī)定。

5.3力學(xué)性能

5.3.1成品數(shù)字索股相關(guān)力學(xué)性能應(yīng)符合表5.3.1。

表5.3.1成品數(shù)字索股力學(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（2.0±0.1）×105MPa

灌鑄荷載檢驗(yàn)頂錨試驗(yàn)灌鑄料位移≤6mm

5.3.2成品數(shù)字索股拉伸性能應(yīng)符合表5.3.2。

表5.3.2成品數(shù)字索股拉伸性能參數(shù)

荷載光纖光柵傳感器應(yīng)變（%）光纖附加衰減（dB）

0.4Pb無無明顯附加衰減

10

5.4感知性能

5.4.1成品數(shù)字索股測量感知性能應(yīng)符合表5.4.1。

表5.4.1成品數(shù)字索股測量感知性能參數(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℃

濕度測量范圍20%RH~95%RH

濕度測量

濕度測量精度≤±5.0%RH

11

6試驗(yàn)方法

6.1外觀和尺寸

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光柵陣列傳感光纖的性能試驗(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

捻距直尺測量

光纖余長GB/T15972.22

結(jié)構(gòu)整體

鋼管透氣率目測與卡尺測量

徑向抗壓強(qiáng)度GB/T7424.21

軸向變形量GB/T7424.21

組成部件鋼絲直徑卡尺測量

12

鋼管直徑卡尺測量

鋼管壁厚卡尺測量

光柵陣列傳感光纖衰減GB/T15972.40

6.2.3其他鋼絲、索股定型材料與錨具及灌鑄材料試驗(yàn)應(yīng)符合GB/T36483的規(guī)定。

6.3力學(xué)性能

6.3.1數(shù)字索股的彈性模量、頂錨、靜載試驗(yàn)等性能應(yīng)按GB/T36483的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

6.3.2數(shù)字索股的拉伸性能應(yīng)按附錄A的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

6.4感知性能

6.4.1數(shù)字索股溫度感知性能應(yīng)按附錄B的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

6.4.2數(shù)字索股濕度感知性能應(yīng)按附錄C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)字索股檢驗(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)為對產(chǎn)品全面性能控制的檢驗(yàn)。有下列情況之一時，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；

2)正常生產(chǎn)時，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；

4)出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式檢驗(yàn)有較大差異時；

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。

7.2檢驗(yàn)項(xiàng)目

7.2.1數(shù)字索股型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目見表7.2.1。

表7.2.1數(shù)字索股型式檢驗(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+-一根一個項(xiàng)目一根

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

4力學(xué)性能及其他5.3.16.3.1+-一根按設(shè)計(jì)要求

5拉伸性能5.3.26.3.2+-一根每規(guī)格一根

6溫度感知性能5.46.4.1++一根每規(guī)格一根

7濕度感知性能5.46.4.2++一根每規(guī)格一根

注：“+”表示需要檢驗(yàn)，“-”為不檢驗(yàn)，力學(xué)性能及其他代指索股現(xiàn)行規(guī)范GB/T36483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)字索股型式檢驗(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，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，對不合格項(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)輸和儲存

8.1標(biāo)志

8.1.1除符合GB/T36483的規(guī)定外，應(yīng)在產(chǎn)品錨頭內(nèi)光纖法蘭位置標(biāo)記其對應(yīng)光纖光柵類型，且

交貨時應(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、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、溫度與濕度換算方法等。

8.2包裝

8.2.1除符合GB/T36483的規(guī)定外，產(chǎn)品錨頭應(yīng)設(shè)置專用固定裝置，防止在移動過程中錨具滑

落。

8.3運(yùn)輸

8.3.1應(yīng)符合GB/T36483的規(guī)定。

8.4儲存

8.4.1除符合GB/T36483的規(guī)定外，應(yīng)保證儲存溫度控制在-10℃~+70℃范圍內(nèi)。

16

附錄A（資料性附錄）成品數(shù)字索股拉伸性能試驗(yàn)方法

A.1拉伸性能試驗(yàn)方法

A.1.1拉伸性能試驗(yàn)應(yīng)制作1根光纖光柵溫度、濕度傳感器各不少于3個數(shù)字索股短樣。

A.1.2試件放置在水平張拉臺座中，然后在數(shù)字索股尾端將光柵陣列傳感光纖通過光纖跳線與解調(diào)

儀連接。

A.1.3試驗(yàn)所處環(huán)境溫度和濕度應(yīng)恒定，并用溫濕度計(jì)記錄變化。

A.1.4成品數(shù)字索股拉伸性能試驗(yàn)方法可參照如下步驟進(jìn)行。

1)試驗(yàn)開始前，將數(shù)字索股短樣通長展開，采集索股自由狀態(tài)時對應(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，并同步用溫濕度計(jì)記錄環(huán)境狀態(tài)；

2)將數(shù)字索股短樣安裝到張拉臺座上，預(yù)加載至0.1Pb然后完全卸載；

3)正式加載：0N→每0.05Pb分級加載，直至0.4Pb。每個荷載等級均持荷5min，加載速度

不大于100MPa/min；

4)重復(fù)上述過程2次，完成拉伸試驗(yàn)；

5)處理3次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在完成環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)修正后，數(shù)字索股內(nèi)各光柵波長在各等級荷載

下應(yīng)無明顯變化。

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說明：1-光纖跳線；2-解調(diào)儀；3-張拉臺座；4-數(shù)字索股試樣；5-力傳感器；6-千斤頂；7-溫濕度計(jì)。

圖A.1數(shù)字索股拉伸性能試驗(yàn)裝置示意