CN103205933A - 采用外加电流阴极保护的斜拉索索体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程中的一种斜拉索的防腐保护体系，该体系主要由传统的斜拉索结构、斜拉索钢丝束或钢绞线中设有柔性阳极和提供稳定电流的恒电位仪组成。该系统中，柔性阳极与恒电位仪的正极相连；拉索中钢丝束与恒电位仪的负极相连，作为被保护的阴极。并在系统内设有的参比电极可以监测和控制被保护钢丝的保护电位，把钢丝的电位信号馈送到恒电位仪，自动地调整直流电源输出电流，从而达到调节至规定的保护电位范围的目的。由上可知，本发明采用外加电流阴极保护技术保护拉索中的钢丝束，避免钢丝束的氧化腐蚀。本发明可以给拉索中的钢丝或钢绞线提供长期而有效的防腐保护，从而使斜拉索乃至斜拉桥整体的安全性和耐久性得到明显的提高。

Description

采用外加电流阴极保护的斜拉索索体

技术领域

本发明主要涉及桥梁工程中的一种斜拉索，特别是一种采用外加电流阴极保护的斜拉索索体，也可用在预应力技术领域。

背景技术

斜拉索是斜拉桥中的主要承重体系，斜拉索耐久性直接影响着斜拉桥的结构安全。传统的斜拉索体系通常由经过镀层处理的钢丝束或钢绞线束（以下只用钢丝束代表）外加HDPE护套和两端的锚具组成，其中钢丝束是承重结构，外加HDPE护套和镀层是钢丝的保护构造，锚具是连接装置。所用的防腐镀层常为镀锌或镀锌铝防护层，有时候会在索体内部填充防腐油脂进行附加保护。而外加HDPE护套在斜拉索的设计年限内可能因为很多原因导致其失效或开裂。如果斜拉索上某处HDPE护套失效，将使斜拉索中的钢丝暴露在腐蚀环境中，导致钢丝上的镀层很快发生腐蚀而导致保护失效。防腐油脂能够在一定程度上保护斜拉索钢丝。可是在实际工程中，HDPE护套一旦失效，上述保护措施的防腐性能并不是很理想。无论哪种原因导致HDPE产生裂缝，斜拉索钢丝便会遭到不同程度的腐蚀破坏，严重的甚至导致断丝、断索等情况产生，直接影响斜拉桥的结构安全性。而当斜拉桥位于严重腐蚀环境的地区时，此种现象更加严重。

 

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有高效防腐性能的斜拉索体系。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种采用外加电流阴极保护的斜拉索索体，包括钢丝束、外加电流、包覆钢丝束的HDPE护套和其两端的锚具，锚具分别与桥塔和桥面相连接。其特征在于：在钢丝束中设有铜芯柔性阳极，在钢丝束中的空隙填充电解质，通过外加电流，由钢丝束做阴极，铜芯柔性阳极作辅助阳极以及填充的电解质形成一个闭合的回路。

由上述技术方案可知，本发明中的斜拉索采用外加电流阴极保护技术，辅助阳极采用铜芯柔性阳极，所述电解质为改性防腐油脂，所述外设电源，电源的负极连接钢丝束，电源的正极连接铜芯柔性阳极，形成一个闭合的回路，使钢丝束阴极极化，阻止钢丝束的氧化腐蚀，由此达到保护的作用。通过设置一个永久性参比电极即可以测量被保护结钢丝束的电位，监测保护效果；也可以为自动控制的恒电位仪提供控制信号，以调节输出电流，使钢丝束总处于良好的保护状态。

本发明通过外加电流阴极保护措施，阴极极化拉索中的钢丝束，达到阴极保护钢丝束的目的，在不改变传统拉索防护体系的基础上，能够解决斜拉索防腐难题，对于处于高腐蚀环境的斜拉桥尤为适用。

 

附图说明

图1为本发明中斜拉桥的整体结构示意图；

图2为本发明中斜拉桥塔端的结构示意图；

图3为本发明中桥塔端锚具的结构示意图；

图4为本发明中桥面端锚具的结构示意图；

图5为本发明中拉索横截面的结构示意图；

图6为本发明中外加电流电路连接示意图。

图中：1—桥塔、2—恒电位仪、3—桥塔端锚具、4—索体、5—桥面端锚具、6—桥面、7—箱梁、8—HDPE外套、9—参比电极、10—锚具侧过线孔、11—钢丝、12—柔性阳极、13—锚具端过线孔、14—高阻电解质、15—铜芯、16—导电塑料、17—绝缘橡胶层、18—恒电位仪中的电源、19—恒电位仪中的零位电极接线柱、20—恒电位仪中的正极接线柱、21—恒电位仪中的负极接线柱、22—恒电位仪中的参比电极接线柱、23—电流方向、24—零位电缆、25—阳极电缆、26—阴极电缆、27—参比电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的一种斜拉索体系，索体4包括包覆镀层处理的钢丝11和柔性阳极12的HDPE外套8和其两端的锚具3、5，锚具3、5分别与桥塔1和桥面6相连接。索体4中的钢丝11的锚固方式与常规锚固方式相同。钢丝束中的空隙均由高阻电解质14填充满。在钢丝束中心设有柔性阳极12。柔性阳极12由导电塑料16包裹铜芯15组成。为避免柔性阳极12与作为阴极被保护的钢丝11之间短路，本发明在柔性阳极12外覆盖绝缘橡胶层17，并在橡胶层17的侧壁开设孔洞使柔性阳极12与钢丝束空隙中的高阻电解质14相通。柔性阳极12在桥塔端锚具3中通过阳极电缆25与恒电位仪2中的正极接线柱20相连，所有钢丝通过阴极电缆26与恒电位仪2中的负极接线柱21相连，参比电极9通过参比电缆27与恒电位仪2中的参比电极接线柱22相连相连，恒电位仪2中的零位接线柱19通过零位电缆24与大地连接。并且阳极电缆25通过锚具端过线孔13，阴极电缆26和参比电缆27通过锚具侧过线孔10。

所述的恒电位仪2置于桥塔1或桥面6的箱梁7内。作为本发明的优选方案，选择将恒电位仪2设置在桥塔1内是由于桥面6上过往的车辆会对桥面产生压力和震动，对设备产生一定影响。恒电位仪2共有4个接线柱，分别是零位接线柱19、正极接线柱20、负极接线柱21和参比接线柱22。恒电位仪2作用在于调节电压，为系统提供稳定的电流。

所述的参比电极9的目的是监测和控制被保护钢丝的保护电位，把钢丝的电位信号馈送到恒电位仪2，就可以自动地调整直流电源输出电流，从而达到调节至规定的保护电位范围的目的。

所述的高阻电解质14是具有较高电阻的电解质物质。目前没有现成的产品的，但可以进一步研发。本发明提供一个参考方案，即在防腐油脂中添加固体电解质，并通过实验调节混合物的电阻满足所需要求。

综上所述，本发明采用外加电流阴极保护技术保护斜拉桥中的最重要承载构件——斜拉索中的钢丝束。外加电流阴极保护技术在其他领域的应用已经是成熟的技术，但在斜拉桥拉索中应用的实施方式并无先例。所以本发明为应用外加电流阴极保护技术在保护斜拉索中钢丝束提供了一种可行的实施方案。在这种技术的应用下，斜拉索中的钢丝可以得到更加稳定和长久的防腐保护。

Claims (3)

1.一种采用外加电流阴极保护的斜拉索索体，包括钢丝束、外加电流、包覆钢丝束的HDPE护套和其两端的锚具，锚具分别与桥塔和桥面相连接，其特征在于：在钢丝束中设有铜芯柔性阳极，在钢丝束中的空隙填充电解质，通过外加电流，由钢丝束做阴极，铜芯柔性阳极作辅助阳极以及填充的电解质形成一个闭合的回路。

2.根据权利要求１所述的采用外加电流阴极保护的斜拉索索体，其特征在于：所述的电解质为改性防腐油脂。

3.根据权利要求１所述的采用外加电流阴极保护的斜拉索索体，其特征在于：所述的外设电源，电源的负极连接钢丝束，电源的正极连接铜芯柔性阳极，形成一个闭合的回路，使钢丝束阴极极化，阻止钢丝束的氧化腐蚀。

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