專利名稱：斜拉索除濕防腐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斜拉索除濕防腐系統(tǒng)，屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
斜拉索是斜拉橋中的主要承重體系，斜拉索耐久性直接影響著斜拉橋的結(jié)構(gòu)安全。傳統(tǒng)的斜拉索體系通常由經(jīng)過鍍層處理的鋼絲束或鋼絞線束(以下只用鋼絲束代表)夕卜加HDPE外套和兩端的錨具組成，其中鋼絲束是承重結(jié)構(gòu)，外加HDPE外套和鍍層是鋼絲的保護(hù)構(gòu)造，錨具是連接裝置。所用的防腐鍍層常為鍍鋅或鍍鋅鋁防護(hù)層，有時(shí)候會(huì)在索體內(nèi)部填充防腐油脂進(jìn)行附加保護(hù)。而外加HDPE外套在斜拉索的設(shè)計(jì)年限內(nèi)可能因?yàn)楹芏嘣驅(qū)е缕涫Щ蜷_裂。如果斜拉索上某處HDPE外套失效，將使斜拉索中的鋼絲暴露在腐蝕環(huán)境中，導(dǎo)致鋼絲上的鍍層也很快生銹失效。防腐油脂能夠在一定程度上保護(hù)斜拉索鋼絲，但是由于斜拉索的傾斜布置方式，容易導(dǎo)致油脂在重力作用下向下流動(dòng)，導(dǎo)致斜拉索的HPDE外套局部開裂。而無論哪種原因?qū)е翲DPE外套一旦有所破裂，斜拉索鋼絲便會(huì)遭到不同程度的腐蝕破壞，甚至導(dǎo)致斷絲、斷索等情況產(chǎn)生，直接影響斜拉橋的結(jié)構(gòu)安全性。而當(dāng)斜拉橋位于腐蝕環(huán)境嚴(yán)重的地區(qū)時(shí)，此種現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種高效的具有除濕防腐性能的斜拉索系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種斜拉索除濕防腐系統(tǒng)，索體包括包覆鍍層處理的鋼絲、進(jìn)氣管道及抽氣管道三者的HDPE外套和其兩端的錨具，錨具分別與橋塔和橋面相連接，索體中的鋼絲先通過約束圈，然后通過環(huán)氧鐵砂，固定到錨板上。其特征在于:錨杯、蓋板、密封筒、熱縮套、HDPE外套整體形成密閉的空間。由斜拉索索體、鏤空的進(jìn)氣管道和抽氣管道(統(tǒng)稱通氣管道)、濕度傳感器、壓力傳感器以及斜拉索外部空氣構(gòu)成一個(gè)循環(huán)干燥系統(tǒng)。斜拉索內(nèi)部形成一個(gè)密封的干燥空間。所述的密閉空間設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，進(jìn)氣孔與進(jìn)氣設(shè)備的出氣管相連，出氣孔與真空泵的進(jìn)氣管相連。所述的進(jìn)氣設(shè)備置于橋塔或橋面的箱梁內(nèi)，進(jìn)氣設(shè)備上設(shè)有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管直接與大氣連通，出氣管與索體上的密閉空間的進(jìn)氣孔連通，進(jìn)氣設(shè)備由過濾裝置、除濕機(jī)、進(jìn)氣送風(fēng)機(jī)和冷卻器組成，外界空氣依次通過上述四個(gè)部件形成溫?zé)岫稍锏臍饬?，然后再通過索體的進(jìn)氣孔被送入索體內(nèi)。所述的過濾裝置由預(yù)過濾器、CP過濾器和HEPA過濾器組成。所述的真空泵置于橋面的箱梁或橋塔內(nèi)，真空泵上設(shè)有出氣管和進(jìn)氣管，出氣管直接與大氣連通，進(jìn)氣管與索體上的密閉空間的出氣孔連通。所述的一種斜拉索除濕防腐系統(tǒng)，其特征在于:在各索體的進(jìn)氣孔和出氣孔，以及進(jìn)氣設(shè)備的進(jìn)氣管和真空泵的出氣管上設(shè)有氣閥。本發(fā)明中的斜拉索體系采用加溫?zé)岣稍餁饬鞒凉穹栏夹g(shù)，并同時(shí)采用進(jìn)氣送風(fēng)機(jī)和真空泵為系統(tǒng)的空氣流動(dòng)提供動(dòng)力。此除濕防腐體系具體運(yùn)作方法如下:通過進(jìn)氣設(shè)備把溫?zé)岣稍锟諝馑腿肷鲜龅拿荛]空間中，再利用設(shè)置在鋼絲束中的兩種通氣管道使溫?zé)岣稍餁饬鞅M可能多的穿過索體內(nèi)鋼絲束間的空隙，帶走其中的水分或其他有害氣體，最后通過真空泵的吸力把上述帶著水分和有害其他的空氣排出此密閉空間。此除濕防腐系統(tǒng)可以使上述的密封空間始終處于溫?zé)岫稍锏目諝猸h(huán)境中，從而達(dá)到防止索體中鋼絲被腐蝕的目的。相對(duì)于其他斜拉索防腐措施，本發(fā)明從體系設(shè)計(jì)角度入手，在不改變目前廣泛使用的斜拉索結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，采用降低索體內(nèi)部濕度的方式，避免在索體內(nèi)形成電化學(xué)腐蝕的不利環(huán)境，大大降低了鋼絲束被腐蝕破壞的可能，提高了斜拉索的耐久性和可靠性。同時(shí)，本發(fā)明在索體內(nèi)還設(shè)有數(shù)個(gè)濕度傳感器和氣壓傳感器。濕度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)索體內(nèi)的潮濕程度，進(jìn)而控制進(jìn)氣設(shè)備和真空泵是否需要工作。設(shè)置的氣壓傳感器是為了在關(guān)閉索體出氣孔的氣閥時(shí)，向索體內(nèi)充氣，檢測(cè)索體內(nèi)的氣壓變化，進(jìn)而驗(yàn)證密閉空氣的密閉性，尤其推測(cè)索體的HDPE外套是否開裂破壞，同時(shí)也可以避免氣壓過高損壞斜拉索外部HDPE。本發(fā)明通過構(gòu)造措施，降低斜拉索索體內(nèi)的濕度，在不改變傳統(tǒng)索體的結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，解決斜拉索防腐難題，對(duì)于處于高腐蝕環(huán)境的斜拉橋尤為適用。
圖1為本發(fā)明中的斜拉橋的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明中的斜拉索橋橋塔結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中的斜拉索橋橋面結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明中的橋塔端錨具的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明中的橋面端錨具的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明中的斜拉索體內(nèi)通氣管道的示意 圖7為本發(fā)明中的改進(jìn)的斜拉索索體及橫斷面氣流示意 圖8為本發(fā)明中的斜拉索縱向氣流的示意圖。圖中:1一橋塔、2—橋塔端錨具、3—索體、4一橋面端錨具、5—進(jìn)氣設(shè)備、6—真空泵、7—橋面、8—箱梁、9 一進(jìn)氣設(shè)備的出氣管、10—進(jìn)氣設(shè)備的出氣管分支、11 一進(jìn)氣設(shè)備的進(jìn)氣管、12—真空泵的出氣管、13—真空泵的進(jìn)氣管、14 一真空泵的進(jìn)氣管分支、15—HDPE外套、16—熱縮套、17—密封筒、18—進(jìn)氣管道、19一環(huán)氧鐵砂、20—錨杯、21—蓋板、22—索體的進(jìn)氣孔、23—錨板、24—約束圈、25—鋼絲(束)、26—索體的出氣孔、27—抽氣管道、28—?dú)饬鞣较颉?br>
具體實(shí)施例方式一下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示的一種斜拉索體系，索體3包括包覆鍍層處理的鋼絲25、進(jìn)氣管道18及抽氣管道27三者的HDPE外套15和其兩端的錨具2、4，錨具2、4分別與橋塔I和橋面7相連接。索體3中的鋼絲25的夾持機(jī)構(gòu)與常規(guī)的斜拉索相同，先通過約束圈24，然后通過環(huán)氧鐵砂19，固定到錨板23上。錨杯20、蓋板21、密封筒17、熱縮套16、HDPE外套15整體形成以密閉的空間，該密閉空間設(shè)有進(jìn)氣孔22與進(jìn)氣設(shè)備5的出氣管9相連，設(shè)有出氣孔26與真空泵6的進(jìn)氣管13相連。根據(jù)斜拉索的長(zhǎng)度、橋梁的長(zhǎng)度和橋塔高度設(shè)計(jì)進(jìn)氣設(shè)備5和真空泵6的功率。所述的進(jìn)氣設(shè)備5置于橋塔I或橋面7的箱梁8內(nèi)。進(jìn)氣設(shè)備5上設(shè)有進(jìn)氣管11和出氣管9，進(jìn)氣管11直接與大氣連通，出氣管9與索體3上的密閉空間的進(jìn)氣孔22連通。進(jìn)氣設(shè)備5主要由過濾裝置、除濕機(jī)、進(jìn)氣送風(fēng)機(jī)和冷卻器四個(gè)部件組成。外界空氣依次通過上述四個(gè)部件形成溫?zé)岫稍锏臍饬?，然后再通過索體的進(jìn)氣孔被送人索體內(nèi)。其中過濾裝置由預(yù)過濾器、CP過濾器和HEPA過濾器3部分組成，它的作用是除去氣流中的粉塵和鹽分。除濕機(jī)的作用是除去氣流中的水分。進(jìn)氣送風(fēng)機(jī)的作用是向索體內(nèi)送入除去水分的干燥空氣。冷卻器的作用把送氣機(jī)輸出的高溫氣體冷卻到60°C左右的溫?zé)岢潭?，保證聚乙烯輸送管道不受損壞。所述的真空泵6置于橋面7的箱梁8或橋塔I內(nèi)(與進(jìn)氣設(shè)備5對(duì)應(yīng)布置)，真空泵6上設(shè)有出氣管12和進(jìn)氣管13，出氣管12直接與大氣連通，進(jìn)氣管13與索體3上的密閉空間的出氣孔26連通。為了便于控制和管理索體內(nèi)與大氣間的空氣交換，應(yīng)在各索體的進(jìn)氣孔22和出氣孔26，以及進(jìn)氣設(shè)備的進(jìn)氣管11和真空泵的出氣管12上設(shè)有氣閥。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，選擇將進(jìn)氣設(shè)備5設(shè)置在橋塔I內(nèi)，并且置于所有斜拉索橋塔端錨具之下，以便于加熱的干燥空氣容易充滿整個(gè)進(jìn)氣設(shè)備的出氣管9(熱空氣比冷空氣輕的原因)。將真空泵6設(shè)置在橋面7的箱梁8內(nèi)。橋塔I內(nèi)設(shè)有支撐裝置用于承載進(jìn)氣設(shè)備5，橋塔I端的錨具2上設(shè)有索體的進(jìn)氣孔22，它與進(jìn)氣設(shè)備5的出氣管9連通。橋面7的箱梁8內(nèi)設(shè)有支撐裝置用于承載干燥真空泵6，橋面7端的錨具4上設(shè)有索體的進(jìn)氣孔26，它與真空泵6的進(jìn)氣管13連通。由于橋面7上直接承受車輛動(dòng)荷載的作用，過往的車輛等會(huì)使橋面產(chǎn)生一定壓力，`并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)震動(dòng)，為避免這種情況對(duì)本發(fā)明中最核心的設(shè)備——進(jìn)氣設(shè)備5產(chǎn)生影響，所以本發(fā)明選擇如上布置方案。所述的索體3的進(jìn)氣孔22設(shè)置在橋塔端錨具2的蓋板21上，所示的索體3的出氣孔26設(shè)置在橋面端錨具4的密封筒17上，且靠近錨杯20處。將索體的進(jìn)氣孔22和索體的出氣孔26設(shè)置在錨具端的任何位置均可，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，選擇將索體的進(jìn)氣孔22設(shè)置在橋塔端錨具2的蓋板21上，即在蓋板21上開有孔與進(jìn)氣設(shè)備5的出氣管9的各支管10相連，選擇將索體的出氣孔26設(shè)置在橋面端錨具4的密封筒17上，這是與進(jìn)氣管道18和抽氣管道27的構(gòu)造有關(guān)，下面將進(jìn)一步說明。所述的進(jìn)氣管道18和抽氣管道27都為同一種圓管，統(tǒng)稱通氣管道。此種圓管為一端開口、一端封閉且側(cè)壁鏤空的鋼管或高強(qiáng)塑料管，如圖6所示，它的用途是使溫?zé)岣稍锟諝飧菀自谒黧w3中的鋼絲束內(nèi)流通。圓管的直徑、數(shù)量和布置位置可以根據(jù)實(shí)際的工程需要而設(shè)計(jì)。本發(fā)明將給出進(jìn)氣管道18和抽氣管道27的一種示范布置方案。在橫斷面如圖7所示，在鋼絲束25正六邊形的6個(gè)頂角布置6個(gè)抽氣管道27，在鋼絲束25正六邊形的幾何中心布置I個(gè)進(jìn)氣管道18。在縱向上，如圖4所示，I個(gè)進(jìn)氣管道18的開口端延伸出橋塔端錨具2內(nèi)的錨板23 ;如圖8所示,它的封閉端延伸到橋面端錨具4的HDPE外套15端頭處。進(jìn)氣管道18間接與進(jìn)氣設(shè)備5連通。如圖8所示，6個(gè)抽氣管道27的開口端延伸至橋面端錨具4的密封筒17內(nèi)，6個(gè)抽氣管道27的封閉端延伸至未到橋塔端錨具2的HDPE外套17端頭處。6個(gè)抽氣管道27間接與干燥真空泵6連通。由于進(jìn)氣管道18與進(jìn)氣設(shè)備5連通，而6個(gè)抽氣管道27與真空泵6連通，所以進(jìn)氣管道18中的氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于6個(gè)抽氣管道27中的氣壓。溫?zé)岣稍餁饬髟谒黧w3內(nèi)的流動(dòng)路徑，如圖7和圖8所示，空氣首先由進(jìn)氣設(shè)備5過濾除濕形成溫?zé)岣稍锏臍饬鞑⑼ㄟ^索體的進(jìn)氣孔22送入橋塔端錨具2的錨板23前的空腔，再從鋼絲束中心的進(jìn)氣管道18的開口端進(jìn)入進(jìn)氣管道18，然后通過進(jìn)氣管道18側(cè)壁的孔洞經(jīng)過鋼絲束25間的空隙和六邊形鋼絲束頂角上的6個(gè)抽氣管道27側(cè)壁的孔洞進(jìn)入抽氣管道27內(nèi)，最后氣流通過真空泵6排入大氣，并帶走索體3內(nèi)的濕氣。如此氣流路徑的設(shè)計(jì)是為了讓溫?zé)岣稍餁饬鞅M可能多的通過鋼絲束25中的空隙，帶走這些空隙中可能存在的水分或其他有害氣體。在本發(fā)明中，選擇溫?zé)岣稍餁饬鱽肀Ｗo(hù)索體中的鋼絲束25，無需在索體3內(nèi)充滿油脂，避免了由于在油脂重力作用下導(dǎo)致的HDPE外套15可能被擠壓開裂的破壞，同時(shí)大大改善了鋼絲束25所處的腐蝕環(huán)境。本發(fā)明在索體內(nèi)設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)濕度傳感器和氣壓傳感器。其中，濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)索體內(nèi)的空氣濕度情況，控制除濕系統(tǒng)是否需要工作。根據(jù)實(shí)際需求來控制所有設(shè)備的運(yùn)行與否，可以達(dá)到節(jié)能減排的目的。而氣壓傳感器是在關(guān)閉索體的進(jìn)氣孔22的氣閥，啟動(dòng)真空泵6，檢測(cè)由HDPE外套15等形成的密閉空間是否漏氣。如漏氣，則表明HDPE外套15某處有破損或密閉空間其他處有破損。這也為檢測(cè)密閉空間的密封性提供了一種方法。而這些破損或密封不好很可能會(huì)使大氣的腐蝕氣體進(jìn)入索體3，對(duì)鋼絲束25產(chǎn)生腐蝕破壞。具體工作原理是當(dāng)密閉空間有破損漏氣時(shí)，由于索體內(nèi)此時(shí)處于負(fù)壓狀態(tài)，所以HDPE外套破壞附近的氣壓傳感器的檢測(cè)值有明顯高于其他HDPE外套15完好處的檢測(cè)值。當(dāng)然也可以關(guān)閉索體的 出氣孔26的氣閥，啟動(dòng)進(jìn)氣設(shè)備5，檢測(cè)各索體上密閉空間的密封性。另外可以在進(jìn)氣設(shè)備5的出氣管9和真空泵6的進(jìn)氣管13中設(shè)有氣壓傳感器，檢測(cè)它們是否密封完好。需要說明的是，當(dāng)索體內(nèi)的氣體良好時(shí)除濕系統(tǒng)設(shè)備可以停止工作，所以此時(shí)設(shè)置在進(jìn)氣設(shè)備5的進(jìn)氣管11和真空泵6的出氣管12上的氣閥需被關(guān)閉，以防外界的腐蝕氣體進(jìn)入索體3內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種斜拉索除濕防腐系統(tǒng)，索體包括包覆鍍層處理的鋼絲、進(jìn)氣管道及抽氣管道三者的HDPE外套和其兩端的錨具，錨具分別與橋塔和橋面相連接，索體中的鋼絲先通過約束圈，然后通過環(huán)氧鐵砂，固定到錨板上，其特征在于錨杯、蓋板、密封筒、熱縮套、HDPE外套整體形成密閉的空間，所述的密閉空間設(shè)有進(jìn)氣孔和出氣孔，進(jìn)氣孔與進(jìn)氣設(shè)備的出氣管相連，出氣孔與真空泵的進(jìn)氣管相連；所述的進(jìn)氣設(shè)備置于橋塔或橋面的箱梁內(nèi)，進(jìn)氣設(shè)備上設(shè)有進(jìn)氣管和出氣管，進(jìn)氣管直接與大氣連通，出氣管與索體上的密閉空間的進(jìn)氣孔連通，進(jìn)氣設(shè)備由過濾裝置、除濕機(jī)、進(jìn)氣送風(fēng)機(jī)和冷卻器組成，外界空氣依次通過上述四個(gè)部件形成溫?zé)岫稍锏臍饬?，然后再通過索體的進(jìn)氣孔被送入索體內(nèi)；所述的過濾裝置由預(yù)過濾器、CP過濾器和HEPA過濾器組成；所述的真空泵置于橋面的箱梁或橋塔內(nèi)，真空泵上設(shè)有出氣管和進(jìn)氣管，出氣管直接與大氣連通，進(jìn)氣管與索體上的密閉空間的出氣孔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種斜拉索除濕防腐系統(tǒng)，其特征在于在各索體的進(jìn)氣孔和出氣孔，以及進(jìn)氣設(shè)備的進(jìn)氣管和真空泵的出氣管上設(shè)有氣閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及橋梁工程中的一種斜拉索除濕防腐體系，該防腐體系主要由HDPE護(hù)套、密封筒、錨杯、蓋板整體形成的密封空間和橋塔中的進(jìn)氣設(shè)備以及箱梁中的真空泵組成。本發(fā)明采用溫?zé)岣稍锟諝獗Ｗo(hù)技術(shù)，使索體的密閉空間始終處于溫?zé)岣稍锏挠欣h(huán)境中，以此達(dá)到保護(hù)鋼絲束的目的。并在索體內(nèi)多點(diǎn)布置濕度和氣壓傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)索體內(nèi)的環(huán)境濕度和HDPE護(hù)套的完好與否，進(jìn)而控制設(shè)備運(yùn)行和決定斜拉索是否需要維修或更換。相比傳統(tǒng)的涂油等被動(dòng)的防腐措施，本發(fā)明方案采用了積極主動(dòng)并實(shí)時(shí)監(jiān)控的防腐措施，大大的提高了斜拉索的安全和耐久性能。
文檔編號(hào)E01D19/16GK103255715SQ20131014652
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者吉伯海, 胡星宇, 謝發(fā)祥 申請(qǐng)人:河海大學(xué)