CN103255715B - 斜拉索除湿防腐系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程中的一种斜拉索除湿防腐体系，该防腐体系主要由HDPE护套、密封筒、锚杯、盖板整体形成的密封空间和桥塔中的进气设备以及箱梁中的真空泵组成。本发明采用温热干燥空气保护技术，使索体的密闭空间始终处于温热干燥的有利环境中，以此达到保护钢丝束的目的。并在索体内多点布置湿度和气压传感器，用于实时监测索体内的环境湿度和HDPE护套的完好与否，进而控制设备运行和决定斜拉索是否需要维修或更换。相比传统的涂油等被动的防腐措施，本发明方案采用了积极主动并实时监控的防腐措施，大大的提高了斜拉索的安全和耐久性能。

Description

斜拉索除湿防腐系统

技术领域

本发明涉及一种斜拉索除湿防腐系统，属于桥梁工程技术领域。

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外套和两端的锚具组成，其中钢丝束是承重结构，外加HDPE外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外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外套失效，将使斜拉索中的钢丝暴露在腐蚀环境中，导致钢丝上的镀层也很快生锈失效。防腐油脂能够在一定程度上保护斜拉索钢丝，但是由于斜拉索的倾斜布置方式，容易导致油脂在重力作用下向下流动，导致斜拉索的HPDE外套局部开裂。而无论哪种原因导致HDPE外套一旦有所破裂，斜拉索钢丝便会遭到不同程度的腐蚀破坏，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。而当斜拉桥位于腐蚀环境严重的地区时，此种现象更加严重。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高效的具有除湿防腐性能的斜拉索系统。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种斜拉索除湿防腐系统，索体包括包覆镀层处理的钢丝、进气管道及抽气管道三者的HDPE外套和其两端的锚具，锚具分别与桥塔和桥面相连接，索体中的钢丝先通过约束圈，然后通过环氧铁砂，固定到锚板上。其特征在于：锚杯、盖板、密封筒、热缩套、HDPE外套整体形成密闭的空间。由斜拉索索体、镂空的进气管道和抽气管道、湿度传感器、压力传感器以及斜拉索外部空气构成一个循环干燥系统。斜拉索内部形成一个密封的干燥空间。

所述的密闭空间设有进气孔和出气孔，进气孔与进气设备的出气管相连，出气孔与真空泵的进气管相连。

所述的进气设备置于桥塔或桥面的箱梁内，进气设备上设有进气管和出气管，进气管直接与大气连通，出气管与索体上的密闭空间的进气孔连通，进气设备由过滤装置、除湿机、进气送风机和冷却器组成，外界空气依次通过上述四个部件形成温热而干燥的气流，然后再通过索体的进气孔被送入索体内。

所述的过滤装置由预过滤器、CP过滤器和HEPA过滤器组成。

所述的真空泵置于桥面的箱梁或桥塔内，与进气设备对应布置，两者形成“一吹一吸”模式；真空泵上设有出气管和进气管，出气管直接与大气连通，进气管与索体上的密闭空间的出气孔连通。

所述的一种斜拉索除湿防腐系统，其特征在于：在各索体的进气孔和出气孔，以及进气设备的进气管和真空泵的出气管上设有气阀。

所述的进气管道和抽气管道为同一种特殊设计的圆管，该管道为侧壁镂空的空心圆钢管或高强塑料圆管。

本发明中的斜拉索体系采用加温热干燥气流除湿防腐技术，并同时采用进气送风机和真空泵为系统的空气流动提供动力，送风机和真空泵的输出功率可以根据送气动力和避免HDPE外套受拉开裂的实际需要进行调整。此除湿防腐体系具体运作方法如下：通过进气设备把温热干燥空气送入上述的密闭空间中，再利用设置在钢丝束中的两种通气管道使温热干燥气流尽可能多的穿过索体内钢丝束间的空隙，带走其中的水分或其他有害气体，最后通过真空泵的吸力把上述带着水分和有害其他的空气排出此密闭空间。此除湿防腐系统可以使上述的密封空间始终处于温热而干燥的空气环境中，从而达到防止索体中钢丝被腐蚀的目的。相对于其他斜拉索防腐措施，本发明从体系设计角度入手，在不改变目前广泛使用的斜拉索结构体系的基础上，采用降低索体内部湿度的方式，避免在索体内形成电化学腐蚀的不利环境，大大降低了钢丝束被腐蚀破坏的可能，提高了斜拉索的耐久性和可靠性。

同时，本发明在索体内还设有数个湿度传感器和气压传感器。湿度传感器可以实时监测索体内的潮湿程度，进而控制进气设备和真空泵是否需要工作。设置的气压传感器是为了在关闭索体出气孔的气阀时，向索体内充气，检测索体内的气压变化，进而验证密闭空气的密闭性，尤其推测索体的HDPE外套是否开裂破坏，同时也可以避免气压过高损坏斜拉索外部HDPE。

本发明通过构造措施，降低斜拉索索体内的湿度，在不改变传统索体的结构体系的基础上，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为本发明中的斜拉桥的整体结构示意图；

图2为本发明中的斜拉索桥桥塔结构示意图；

图3为本发明中的斜拉索桥桥面结构示意图；

图4为本发明中的桥塔端锚具的结构示意图；

图5为本发明中的桥面端锚具的结构示意图；

图6为本发明中的进气管道和出气管道的示意图；

图7为本发明中的改进的斜拉索索体及横断面气流示意图；

图8为本发明中的斜拉索纵向气流的示意图。

图中：1—桥塔、2—桥塔端锚具、3—索体、4—桥面端锚具、5—进气设备、6—真空泵、7—桥面、8—箱梁、9—进气设备的出气管、10—进气设备的出气管分支、11—进气设备的进气管、12—真空泵的出气管、13—真空泵的进气管、14—真空泵的进气管分支、15—HDPE外套、16—热缩套、17—密封筒、18—进气管道、19—环氧铁砂、20—锚杯、21—盖板、22—索体的进气孔、23—锚板、24—约束圈、25—钢丝(束)、26—索体的出气孔、27—抽气管道、28—气流方向。

具体实施方式

一下结合附图对本发明做进一步的说明：

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3包括包覆镀层处理的钢丝25、进气管道18及抽气管道27三者的HDPE外套15和其两端的锚具2、4，锚具2、4分别与桥塔1和桥面7相连接。索体3中的钢丝25的夹持机构与常规的斜拉索相同，先通过约束圈24，然后通过环氧铁砂19，固定到锚板23上。锚杯20、盖板21、密封筒17、热缩套16、HDPE外套15整体形成以密闭的空间，该密闭空间设有进气孔22与进气设备5的出气管9相连，设有出气孔26与真空泵6的进气管13相连。根据斜拉索的长度、桥梁的长度和桥塔高度设计进气设备5和真空泵6的功率。

所述的进气设备5置于桥塔1或桥面7的箱梁8内。进气设备5上设有进气管11和出气管9，进气管11直接与大气连通，出气管9与索体3上的密闭空间的进气孔22连通。进气设备5主要由过滤装置、除湿机、进气送风机和冷却器四个部件组成。外界空气依次通过上述四个部件形成温热而干燥的气流，然后再通过索体的进气孔被送人索体内。其中过滤装置由预过滤器、CP过滤器和HEPA过滤器3部分组成，它的作用是除去气流中的粉尘和盐分。除湿机的作用是除去气流中的水分。进气送风机的作用是向索体内送入除去水分的干燥空气。冷却器的作用把送气机输出的高温气体冷却到60℃左右的温热程度,保证聚乙烯输送管道不受损坏。

所述的真空泵6置于桥面7的箱梁8或桥塔1内(与进气设备5对应布置)，真空泵6上设有出气管12和进气管13，出气管12直接与大气连通，进气管13与索体3上的密闭空间的出气孔26连通。

为了便于控制和管理索体内与大气间的空气交换，应在各索体的进气孔22和出气孔26，以及进气设备的进气管11和真空泵的出气管12上设有气阀。

作为本发明的优选方案，选择将进气设备5设置在桥塔1内，并且置于所有斜拉索桥塔端锚具之下，以便于加热的干燥空气容易充满整个进气设备的出气管9(热空气比冷空气轻的原因)。将真空泵6设置在桥面7的箱梁8内。桥塔1内设有支撑装置用于承载进气设备5，桥塔1端的锚具2上设有索体的进气孔22，它与进气设备5的出气管9连通。桥面7的箱梁8内设有支撑装置用于承载干燥真空泵6，桥面7端的锚具4上设有索体的进气孔26，它与真空泵6的进气管13连通。由于桥面7上直接承受车辆动荷载的作用，过往的车辆等会使桥面产生一定压力，并导致结构震动，为避免这种情况对本发明中最核心的设备——进气设备5产生影响，所以本发明选择如上布置方案。

所述的索体3的进气孔22设置在桥塔端锚具2的盖板21上，所示的索体3的出气孔26设置在桥面端锚具4的密封筒17上，且靠近锚杯20处。

将索体的进气孔22和索体的出气孔26设置在锚具端的任何位置均可，作为本发明的优选方案，选择将索体的进气孔22设置在桥塔端锚具2的盖板21上，即在盖板21上开有孔与进气设备5的出气管9的各支管10相连，选择将索体的出气孔26设置在桥面端锚具4的密封筒17上，这是与进气管道18和抽气管道27的构造有关，下面将进一步说明。

所述的进气管道18和抽气管道27都为同一种圆管，统称通气管道。此种圆管为一端开口、一端封闭且侧壁镂空的钢管或高强塑料管，如图6所示，它的用途是使温热干燥空气更容易在索体3中的钢丝束内流通。圆管的直径、数量和布置位置可以根据实际的工程需要而设计。

本发明将给出进气管道18和抽气管道27的一种示范布置方案。在横断面如图7所示，在钢丝束25正六边形的6个顶角布置6个抽气管道27，在钢丝束25正六边形的几何中心布置1个进气管道18。在纵向上，如图4所示，1个进气管道18的开口端延伸出桥塔端锚具2内的锚板23；如图8所示，它的封闭端延伸到桥面端锚具4的HDPE外套15端头处。进气管道18间接与进气设备5连通。如图8所示，6个抽气管道27的开口端延伸至桥面端锚具4的密封筒17内，6个抽气管道27的封闭端延伸至未到桥塔端锚具2的HDPE外套17端头处。6个抽气管道27间接与干燥真空泵6连通。

由于进气管道18与进气设备5连通，而6个抽气管道27与真空泵6连通，所以进气管道18中的气压远远大于6个抽气管道27中的气压。温热干燥气流在索体3内的流动路径，如图7和图8所示，空气首先由进气设备5过滤除湿形成温热干燥的气流并通过索体的进气孔22送入桥塔端锚具2的锚板23前的空腔，再从钢丝束中心的进气管道18的开口端进入进气管道18，然后通过进气管道18侧壁的孔洞经过钢丝束25间的空隙和六边形钢丝束顶角上的6个抽气管道27侧壁的孔洞进入抽气管道27内，最后气流通过真空泵6排入大气，并带走索体3内的湿气。如此气流路径的设计是为了让温热干燥气流尽可能多的通过钢丝束25中的空隙，带走这些空隙中可能存在的水分或其他有害气体。

在本发明中，选择温热干燥气流来保护索体中的钢丝束25，无需在索体3内充满油脂，避免了由于在油脂重力作用下导致的HDPE外套15可能被挤压开裂的破坏，同时大大改善了钢丝束25所处的腐蚀环境。

本发明在索体内设置一个或者多个湿度传感器和气压传感器。其中，湿度传感器实时监测索体内的空气湿度情况，控制除湿系统是否需要工作。根据实际需求来控制所有设备的运行与否，可以达到节能减排的目的。而气压传感器是在关闭索体的进气孔22的气阀，启动真空泵6，检测由HDPE外套15等形成的密闭空间是否漏气。如漏气，则表明HDPE外套15某处有破损或密闭空间其他处有破损。这也为检测密闭空间的密封性提供了一种方法。而这些破损或密封不好很可能会使大气的腐蚀气体进入索体3，对钢丝束25产生腐蚀破坏。具体工作原理是当密闭空间有破损漏气时，由于索体内此时处于负压状态，所以HDPE外套破坏附近的气压传感器的检测值有明显高于其他HDPE外套15完好处的检测值。当然也可以关闭索体的出气孔26的气阀，启动进气设备5，检测各索体上密闭空间的密封性。另外可以在进气设备5的出气管9和真空泵6的进气管13中设有气压传感器，检测它们是否密封完好。需要说明的是，当索体内的气体良好时除湿系统设备可以停止工作，所以此时设置在进气设备5的进气管11和真空泵6的出气管12上的气阀需被关闭，以防外界的腐蚀气体进入索体3内。

Claims (1)

1.一种斜拉索除湿防腐系统，索体包括包覆镀层处理的钢丝、进气管道及抽气管道三者的HDPE外套和其两端的锚具，其特征在于：锚杯、盖板、密封筒、热缩套、HDPE外套整体形成密闭的空间，并在钢丝束中放置进气管道和抽气管道，所述的密闭空间设有进气孔和出气孔，进气孔与进气设备的出气管相连，出气孔与真空泵的进气管相连；所述的进气设备置于桥塔或桥面的箱梁内，进气设备上设有进气管和出气管，进气管直接与大气连通，出气管与索体上的密闭空间的进气孔连通，进气设备由过滤装置、除湿机、进气送风机和冷却器组成，外界空气依次通过上述四个部件形成温热而干燥的气流，然后再通过索体的进气孔被送入索体内；所述的过滤装置由预过滤器、CP 过滤器和HEPA 过滤器组成；所述的真空泵置于桥面的箱梁或桥塔内，与进气设备对应布置，两者形成“一吹一吸”模式；真空泵上设有出气管和进气管，出气管直接与大气连通，进气管与索体上的密闭空间的出气孔连通；所述的进气管道和抽气管道为同一种特殊设计的圆管，该管道为侧壁镂空的空心圆钢管或高强塑料圆管。