预应力混凝土结构的智能锚头技术领域
本实用新型涉及一种应用于预应力混凝土结构的智能锚垫板，尤其是涉及一种基
于光纤光栅的预应力混凝土结构的智能锚头。
背景技术
预应力混凝土结构充分发挥了高强钢材的抗拉能力和混凝土材料的抗压能力，已
发展成为当前建筑领域的重要发展方向之一。预应力筋是预应力混凝土结构的关键受力构
件，其在服役期间的工作状况直接关系到整个结构的安全运行和使用寿命。处于高应力应
变状态下的预应力筋，易遭受应力腐蚀损伤，造成预应力损失。一旦预应力筋失效，将导致
结构整体破坏，造成巨大损失。因此，对预应力筋应力状态进行长期稳定的监测具有重要意
义。
由于保护层老化和雨水渗漏，锚头部位往往是发生预应力筋锈蚀的关键部位。目
前对该部位预应力筋应力状态监测的方法主要有两类。一类是传统的电测法，该方法在预
应力混凝土结构内部难以存活，不能做到对预应力筋的长期监测。另一类是新发展起来的
光纤监测技术，主要有两种传感器类型，分别是光纤布拉格光栅和布里渊时域反射计。它们
具有体积小，抗电磁干扰，耐腐蚀，可实行分布式监测等优点，非常适于预应力混凝土结构
预应力筋应力状态的监测。由于裸光纤十分脆弱，封装和保护是该类传感器的难题。有学者
开发出纤维增强塑料-光纤光栅复合智能筋，在原有钢绞线的基础上，把中间部位的钢丝替
换为纤维增强塑料-光纤光栅符合智能筋。另外也有学者尝试在钢丝侧旁粘贴、焊接或锚箍
等光纤光栅安装方式。这些方法制作工艺复杂，安装流程繁琐。因此，寻求一种简单有效的
光纤传感器安装方式对锚头部位预应力筋的应力状态监测具有十分重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种预应力混凝土结构的智能锚头，通
过在锚头上靠近锚垫板处的预应力筋内部安装光纤光栅应变传感器，实现了预应力混凝土
结构预应力筋应力状态的长期稳定监测。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种预应力混凝土结构的智能锚头，包括锚垫板、若干预应力筋及若干与所述预
应力筋对应的挤压头，所述预应力筋穿设于所述锚垫板上，并通过所述挤压头进行定位，至
少一个所述预应力筋的中心部位采用激光打孔方法打出了一个细孔，所述细孔内嵌入定位
有一光纤光栅应变传感器，且所述光纤光栅应变传感器的一端靠近所述锚垫板一侧，所述
光纤光栅应变传感器的光纤引出线依次穿出所述锚垫板、所述挤压头。
进一步的，所述光纤引出线串联了一个光纤光栅温度传感器。
进一步的，所述光纤光栅应变传感器容置于所述细孔中心，所述光纤光栅应变传
感器与所述细孔的侧壁之间填充有用于粘结的填充料。
进一步的，所述填充料为环氧树脂。
进一步的，所述细孔的深为5cm，直径为0.2mm。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种预应力混凝土结构的智能锚头，
通过在靠近锚垫板处的预应力筋的中心部位采用激光打孔方法打出了一个细孔，并在细孔
内嵌入定位光纤光栅应变传感器，当发生锈蚀时，锚垫板处的预应力筋遭受预应力损失，应
力应变减小，可被嵌于其内部的光纤光栅应变传感器监测到，因此，实现了锚头锚垫板部位
预应力筋的应力状态的长期稳定监测。本实用新型采用激光打孔方法形成安装光纤光栅应
变传感器的细孔，并通过环氧树脂粘结固定光纤光栅应变传感器，制作工艺简单明了，安装
布设方便，具有良好的工程推广价值。
附图说明
图1为本实用新型一视角结构示意图；
图2为本实用新型另一视角结构示意图；
图3为本实用新型中光纤光栅应变传感器布设示意图；
结合附图，作以下说明：
1——锚垫板 2——预应力筋
21——细孔 3——挤压头
4——光纤光栅应变传感器 41——光纤引出线
5——填充料
具体实施方式
为使本实用新型能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详
细的说明。
如图1、图2和图3所示，一种预应力混凝土结构的智能锚头，包括锚垫板1、若干预
应力筋2及若干与所述预应力筋对应的挤压头3，所述预应力筋穿设于所述锚垫板上，并通
过所述挤压头进行定位，至少一个所述预应力筋的中心部位采用激光打孔方法打出了一个
细孔21，所述细孔内嵌入定位有一光纤光栅应变传感器4，且所述光纤光栅应变传感器的一
端靠近所述锚垫板一侧，所述光纤光栅应变传感器的光纤引出线41依次穿出所述锚垫板、
所述挤压头。这样，通过在靠近锚垫板处的预应力筋的中心部位采用激光打孔方法打出了
一个细孔，并在细孔内嵌入定位光纤光栅应变传感器，当发生锈蚀时，锚垫板处的预应力筋
遭受预应力损失，应力应变减小，可被嵌于其内部的光纤光栅应变传感器监测到，因此，实
现了锚头锚垫板部位预应力筋的应力状态的长期稳定监测。
优选的，所述光纤引出线串联了一个光纤光栅温度传感器，以补偿环境温度变化
的影响，消除环境温度对光纤光栅应变传感器的影响。
所述光纤光栅应变传感器容置于所述细孔中心，所述光纤光栅应变传感器与所述
细孔的侧壁之间填充有用于粘结的填充料5，以保证光纤光栅应变传感器与预应力筋的良
好粘结。
优选的，所述填充料为环氧树脂。本实用新型采用激光打孔方法形成安装光纤光
栅应变传感器的细孔，并通过环氧树脂粘结固定光纤光栅应变传感器，制作工艺简单明了，
安装布设方便，具有良好的工程推广价值。
优选的，所述细孔的深为5cm，直径为0.2mm。
综上，本实用新型通过在锚头的锚垫板部位通过激光打孔的方法将光纤光栅应变
传感器内嵌到预应力筋内部，制成了智能锚头。其制作工艺简单明了，安装布设方便，可对
预应力筋应力状态的长期稳定监测，具有良好的工程推广价值。
以上实施例是参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。本领域的技
术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本实用新型的实质的情
况下，都落在本实用新型的保护范围之内。