CN109371816B - 一种悬索桥吊索的除湿防腐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，包括：锚具和吊索，锚具包括与桥梁顶部主缆连接的顶端锚具，以及与桥梁底部连接的底端锚具，顶端锚具和底端锚具之间固定连接有吊索，吊索由内部的平行钢丝和外部包裹的PE护套组成；还包括：进气孔、排气孔、气夹、气体循环装置、总控制端、以及分别与总控制端电连接的A/D转换模块和控制模块；本发明能够有效地对吊索内部进行除湿，达到防腐目的；并且通过总控制端对数据信息的汇总分析，对吊索内部的保压性能、压阻性能和气体流动性能进行检测判断，进而确定合理的干空气通入流量和压力，优化吊索外防护体系，解决吊索传统防腐技术的弊端，延长吊索使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁防腐技术领域，更具体的说是涉及一种悬索桥吊索的除湿防腐装置。
背景技术
吊索是由钢丝组成的受力构件，目前国内采用的吊索防护主要是隔绝钢丝与外界大气环境，如平行钢丝吊索的PE护套和钢丝绳吊索的油漆涂装。即使如此，吊索内钢丝的腐蚀仍旧无法避免。吊索和锚头的连接处往往由于刚度相差较大，在往复荷载的作用下，吊索防护套最易破损，所以吊索和锚头连接处往往出现腐蚀的现象。吊索体系的钢丝都采用高强钢丝，并且有比较大的安全系数，其抗力的衰减主要由腐蚀和断丝引起，即使损伤未达到正常使用的临界状态，当桥梁结构遇到强风的偶然性极端荷载作用时，吊索构件仍有可能失效。
因此，如何提供一种能够达到除湿防腐目的的悬索桥吊索防护装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，通过使干空气在吊索内部循环，实现对吊索内部的除湿防腐。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，包括：锚具和吊索，所述锚具包括与桥梁顶部主缆连接的顶端锚具，以及与桥梁底部连接的底端锚具，所述顶端锚具和所述底端锚具之间固定连接有所述吊索，所述吊索由内部的平行钢丝和外部包裹的PE护套组成；还包括：进气孔、排气孔和气夹；
其中，在所述顶端锚具底部的所述PE护套的圆周方向上开设有若干所述进气孔；在所述底端锚具顶部的所述PE护套的圆周方向上开设有若干所述排气孔；
所述进气孔和所述排气孔的外侧均密封套装有所述气夹，所述气夹外侧设置有与所述进气孔或者所述排气孔连通的通气管。
通过上述技术方案，本发明通过在吊索两端分别开设进气孔和排气孔进行干空气循环，并通过气夹紧固密封，能够有效地对吊索内部进行除湿，达到防腐效果。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，所述进气孔和所述排气孔的数量均为3个。既能够防止对PE护套造成损坏，又能够保证进排风的通畅。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，经过所述水分干燥器干燥后的气体的相对湿度小于40％。能够满足对吊索内部的除湿要求。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，所述气夹包括两个半圆状夹体，两个所述半圆状夹体组合形成空腔，两个所述半圆状夹体的边缘通过若干螺栓和螺母紧固连接，其中一个所述半圆状夹体上设置有与所述空腔连通的所述通气管。通过两个半圆状夹体对吊索进行固定，并采用螺栓和螺母锁紧，安装简单方便。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，所述空腔的两端设置有用于与所述PE护套密封贴合的密封圈。防止干空气泄露，密封性能强。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，还包括：气体循环装置，所述气体循环装置包括进气组件和排气组件；所述进气组件包括：与顶部的所述通气管通过软管连接的流量计一，以及通过所述软管与所述流量计一依次连接的压力表一、温湿度计、调压阀一、水分干燥器、空气过滤器和空气压缩机；所述排气组件包括：与底部的所述通气管通过所述软管连接的流量计二，以及通过所述软管与所述流量计二依次连接的压力表二和调压阀二。通过气体循环装置的设置对空气进行过滤干燥，并对流量、压力、温湿度进行实时监控，提供一个套完整的调试元器件。
优选的，在上述一种悬索桥吊索的除湿防腐装置中，还包括总控制端，以及分别与所述总控制端电连接的A/D转换模块和控制模块；所述A/D转换模块分别与所述流量计一、所述压力表一、所述流量计二、所述压力表二、和所述温湿度计电连接；所述控制模块分别与所述调压阀一、所述调压阀二和所述空气压缩机电连接。为了有利于干空气通入流量的准确设定，通过上述装置进行调试检测，对吊索内部的保压性能、压阻性能和气体流动性能进行检测，进而判断出吊索的PE防护套的防护效果、吊索内部对干空气的阻力分布、以及干空气的流动效果，以达到对吊索的主动防腐功能。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，具有以下有益效果：
1、通过在吊索两端开设进气孔和排气孔，并配合气夹和气体循环装置对吊索内部通入干空气，达到对吊索内部的平行钢丝的除湿防腐的目的。
2、由于不同吊索的PE护套的防护性能、内部压阻、内部气体流动性均有不同，为了准确判定适合吊索内的干空气通入流量，本发明采用了相应的PE护套的防护性能、内部压阻、内部气体流动性的检测方法，为了适应不同的吊索的内部结构和长度等因素的影响，确定合理的干空气通入流量和压力，既能够达到通风除湿的防腐目的，又能够保证通风流量不影响吊索原有的防护体系。
3、形成覆盖全桥，全面、智能的主动防腐系统。
4、通过采集、归纳进气口和出气口流量及压力的变化规律，对吊索内的流体力学特征分析，吊索除湿防护在国内研究仍处在空窗期模仿阶段，为摆脱国外技术壁垒，深入分析吊索内部空气流动特性，国内尚无此项研究，能够填补国内空白。
5、优化吊索外防护体系，解决吊索传统防腐技术的弊端，延长吊索使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的整体结构示意图；
图2附图为本发明提供的进气孔的截面图；
图3附图为本发明提供的排气孔的截面图；
图4附图为本发明提供的气夹的剖视图；
图5附图为本发明提供的控制检测系统的电连接图。
其中：
1为锚具，11为顶端锚具，12为底端锚具，2为吊索，21为平行钢丝，22为PE护套，3为进气孔，4为排气孔，5为气夹，51为通气管，52为半圆状夹体，53为空腔，54为密封圈，6为气体循环装置，61为进气组件，611为流量计一，612为压力表一，613为温湿度计，614为调压阀一，615为水分干燥器，616为空气过滤器，617为空气压缩机，62为排气组件，621为流量计二，622为压力表二，623为调压阀二，63为软管，7为总控制端，8为A/D转换模块，9为控制模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1至附图5，本实施例提供了一种锚具1和吊索2，锚具1包括与桥梁顶部主缆连接的顶端锚具11，以及与桥梁底部连接的底端锚具12，顶端锚具11和底端锚具12之间固定连接有吊索2，吊索2由内部的平行钢丝21和外部包裹的PE护套22组成；还包括：进气孔3、排气孔4和气夹5；
其中，在顶端锚具11底部的PE护套22的圆周方向上开设有若干进气孔3；在底端锚具12顶部的PE护套22的圆周方向上开设有若干排气孔4；
所述进气孔3和排气孔4的外侧均密封套装有气夹5，气夹5外侧设置有与进气孔3或者排气孔4连通的通气管51。
需要说明的是，本发明的锚具为传统的锚具结构，包括锚杯和耳板，以虎门二桥的吊索结构为例，顶端锚具11单重268.425kg，全桥共560件。锚杯与吊索2采用锌－铜合金热铸为一体，合金的成分：锌为98％，铜为2％；配制合金的原料应使用2号锌(Zn-2)和2号铜(Cu-2)。每个锚杯的合金浇注量为22.304kg。锚杯及浇注的合金完全冷却后，对浇注合金进行顶压：将锚杯固定在顶压台上，在出口端的吊索2上做出标记。将顶压头顶在浇注好的合金上，顶压头直径为153mm，顶压力为1420kN，持压5分钟。卸压后，测量吊索的外移量，小于5mm为合格，否则，应将注入的合金熔化，重新进行浇注。同一吊索2两端的叉形耳板开口面应相互平行，在标矩精确的试验台架上标定总成的长度，转动锚杯和吊索2，即两端同时转动，可调整总成长度。长度调整完成后，在叉形耳板的螺纹部分钻90度锥形凹坑，上紧螺钉件定位。装配橡胶密封件时，均应在橡胶件涂复硅脂，防止其在装配时扯断。
底端锚具12单重245.314kg，全桥共560件。下端锚杯与吊索2采用锌－铜合金热铸为一体，合金的成分：锌为98％，铜为2％；配制合金的原料应使用2号锌(Zn-2)和2号铜(Cu-2)。每个锚杯的合金浇注量为22.304kg。锚杯及浇注的合金完全冷却后，对浇注合金进行顶压：将锚杯固定在顶压台上，在出口端的吊索2上做出标记。将顶压头顶在浇注好的合金上，顶压头直径为153mm，顶压力为1420kN，持压5分钟。卸压后，测量吊索的外移量，小于5mm为合格，否则，应将注入的合金熔化，重新进行浇注。同一吊索2两端的叉形耳板开口面应相互平行，在标矩精确的试验台架上标定总成的长度，转动锚杯和吊索2，即两端同时转动，可调整总成长度。长度调整完成后，在叉形耳板的螺纹部分钻90度锥形凹坑，上紧件螺钉定位。装配橡胶密封件时，均应在橡胶件涂复硅脂，防止其在装配时扯断。
为了进一步优化上述技术方案，进气孔3和排气孔4的数量均为3个。
为了进一步优化上述技术方案，经过水分干燥器615干燥后的气体的相对湿度小于40％。
为了进一步优化上述技术方案，气夹5包括两个半圆状夹体52，两个半圆状夹体52组合形成空腔53，两个半圆状夹体52的边缘通过若干螺栓和螺母紧固连接，其中一个半圆状夹体52上设置有与空腔53连通的通气管51。
为了进一步优化上述技术方案，空腔53的两端设置有用于与PE护套22密封贴合的密封圈54。
为了进一步优化上述技术方案，还包括气体循环装置6，气体循环装置6包括进气组件61和排气组件62；进气组件61包括：与顶部的通气管51通过软管63连接的流量计一611，以及通过软管63与流量计一611依次连接的压力表一612、温湿度计613、调压阀一614、水分干燥器615、空气过滤器616和空气压缩机617；排气组件62包括：与底部的通气管51通过软管63连接的流量计二621，以及通过软管63与流量计二621依次连接的压力表二622和调压阀二623。
为了进一步优化上述技术方案，还包括总控制端7，以及分别与总控制端7电连接的A/D转换模块8和控制模块9；A/D转换模块8分别与流量计一611、压力表一612、流量计二621、压力表二623、和温湿度计613电连接；控制模块9分别与调压阀一614、调压阀二623和空气压缩机617电连接。
本实施例的工作原理为：
在吊索2两端的PE护套22上分别开设进气孔3和排气孔4，将两个半圆状夹体52夹在进气孔3或排气孔4的外侧，通过螺栓和螺母固定，在进气孔3的通气管51外侧连接进气组件61，在排气孔4的通气管51外侧连接排气组件62。启动空气压缩机617，打开调压阀一614和调压阀二623即可实现吊索2内部的气体通入。调节调压阀一614和调压阀二623对通入的气体流量进行调节。
参见附图5，为了提供合理的通气流量，并做到主动防腐，本发明根据吊索的特性制定了以下调试方案：
总控制端7每隔设定的间隔时间对流量计一611、压力表一612、流量计二621和压力表二622的数据进行持续采集；
总控制端7对温湿度计613的数据进行实时监测；
总控制端7向控制模块9传递对空气压缩机617的开关指令、以及对调压阀一614和调压阀二623的调节指令；
通过总控制端7对开关指令、调节指令和采集到的数据信息的汇总分析，对吊索2内部的保压性能、压阻性能和气体流动性能进行检测判断。
保压性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一614，并关闭调压阀二623；
S2开启空气压缩机617，气体经空气过滤器616和水分干燥器615过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔3；
S3当压力表一612的压力值达到试验设定值后关闭调节阀一614，当总控制端7采集到的压力表一612的数值在试验时间内恒定不变时，吊索2内部的保压性能合格；
S4通过调节调压阀一614，改变试验设定值的大小，多次重复S3的内容进行验证。
压阻性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一614和调压阀二623；
S2开启空气压缩机617，气体经空气过滤器616和水分干燥器615过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔3；
S3调节调压阀一614或者调压阀二623，通过总控制端7采集到的压力表一612和压力表二622的数值随时间的变化，判断吊索2内部沿程方向的平行钢丝21对气体的阻力分布；
S4多次重复S3的内容进行验证。
气体流动性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一614和调压阀二623；
S2开启空气压缩机617，气体经空气过滤器616和水分干燥器615过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔3；
S3调节调压阀一614或者调压阀二623，通过总控制端7采集到的流量计一611和流量计二621的数值随时间的变化，判断吊索2内部气体流动的状态；
S4多次重复S3的内容进行验证。
间隔时间根据不同的检测内容的不同需求进行设定。
本发明设计并建立一套采用除湿技术防腐的吊索除湿的调试和监控方法。包括除湿系统的设计调试以及吊索外防护系统的优化创新，吊索除湿控制检测系统旨在研究试验吊索内部在相对湿度小于40％时压力变化规律，包括保压能力、压阻大小和气体流动性变化规律，以及不同气体流量对吊索外防护体系的影响、吊索内部流体非稳态流动、流体在吊索内部的流动阻力等影响因素，进而得到适合不同吊索的合理的通气流量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，包括：锚具(1)和吊索(2)，所述锚具(1)包括与桥梁顶部主缆连接的顶端锚具(11)，以及与桥梁底部连接的底端锚具(12)，所述顶端锚具(11)和所述底端锚具(12)之间固定连接有所述吊索(2)，所述吊索(2)由内部的平行钢丝(21)和外部包裹的PE护套(22)组成；其特征在于，还包括：进气孔(3)、排气孔(4)、气夹(5)、气体循环装置(6)、总控制端(7)、A/D转换模块(8)和控制模块(9)；
其中，在所述顶端锚具(11)底部的所述PE护套(22)的圆周方向上开设有若干所述进气孔(3)；在所述底端锚具(12)顶部的所述PE护套(22)的圆周方向上开设有若干所述排气孔(4)；
所述进气孔(3)和所述排气孔(4)的外侧均密封套装有所述气夹(5)，所述气夹(5)外侧设置有与所述进气孔(3)或者所述排气孔(4)连通的通气管(51)；
所述气体循环装置(6)包括进气组件(61)和排气组件(62)；所述进气组件(61)包括：与顶部的所述通气管(51)通过软管(63)连接的流量计一(611)，以及通过所述软管(63)与所述流量计一(611)依次连接的压力表一(612)、温湿度计(613)、调压阀一(614)、水分干燥器(615)、空气过滤器(616)和空气压缩机(617)；所述排气组件(62)包括：与底部的所述通气管(51)通过所述软管(63)连接的流量计二(621)，以及通过所述软管(63)与所述流量计二(621)依次连接的压力表二(622)和调压阀二(623)；
所述总控制端(7)分别与所述A/D转换模块(8)和所述控制模块(9)电连接；所述A/D转换模块(8)分别与所述流量计一(611)、所述压力表一(612)、所述流量计二(621)、所述压力表二(622)、和所述温湿度计(613)电连接；所述控制模块(9)分别与所述调压阀一(614)、所述调压阀二(623)和所述空气压缩机(617)电连接；
总控制端(7)每隔设定的间隔时间对流量计一(611)、压力表一(612)、流量计二(621)和压力表二(622)的数据进行持续采集；
总控制端(7)对温湿度计(613)的数据进行实时监测；
总控制端(7)向控制模块(9)传递对空气压缩机(617)的开关指令、以及对调压阀一(614)和调压阀二(623)的调节指令；
通过总控制端(7)对开关指令、调节指令和采集到的数据信息的汇总分析，对吊索(2)内部的保压性能、压阻性能和气体流动性能进行检测判断：
保压性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一(614)，并关闭调压阀二(623)；
S2开启空气压缩机(617)，气体经空气过滤器(616)和水分干燥器(615)过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔(3)；
S3当压力表一(612)的压力值达到试验设定值后关闭调节阀一(614)，当总控制端(7)采集到的压力表一(612)的数值在试验时间内恒定不变时，吊索(2)内部的保压性能合格；
S4通过调节调压阀一(614)，改变试验设定值的大小，多次重复S3的内容进行验证；
压阻性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一(614)和调压阀二(623)；
S2开启空气压缩机(617)，气体经空气过滤器(616)和水分干燥器(615)过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔(3)；
S3调节调压阀一(614)或者调压阀二(623)，通过总控制端(7)采集到的压力表一(612)和压力表二(622)的数值随时间的变化，判断吊索(2)内部沿程方向的平行钢丝(21)对气体的阻力分布；
S4多次重复S3的内容进行验证；
气体流动性能检测方法的具体步骤为：
S1开启调压阀一(614)和调压阀二(623)；
S2开启空气压缩机(617)，气体经空气过滤器(616)和水分干燥器(615)过滤、并且干燥至相对湿度小于40％后进入进气孔(3)；
S3调节调压阀一(614)或者调压阀二(623)，通过总控制端(7)采集到的流量计一(611)和流量计二(621)的数值随时间的变化，判断吊索(2)内部气体流动的状态；
S4多次重复S3的内容进行验证；
间隔时间根据不同的检测内容的不同需求进行设定。
2.根据权利要求1所述的一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，其特征在于，所述进气孔(3)和所述排气孔(4)的数量均为3个。
3.根据权利要求1或2所述的一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，其特征在于，所述气夹(5)包括两个半圆状夹体(52)，两个所述半圆状夹体(52)组合形成空腔(53)，两个所述半圆状夹体(52)的边缘通过若干螺栓和螺母紧固连接，其中一个所述半圆状夹体(52)上设置有与所述空腔(53)连通的所述通气管(51)。
4.根据权利要求3所述的一种悬索桥吊索的除湿防腐装置，其特征在于，所述空腔(53)的两端设置有用于与所述PE护套(22)密封贴合的密封圈(54)。
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