CN109403204A - 适用于索结构体系的索管套、含有该索管套的多功能外套管和拉索结构 - Google Patents

适用于索结构体系的索管套、含有该索管套的多功能外套管和拉索结构 Download PDF

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CN109403204A CN201811467267.6A CN201811467267A CN109403204A CN 109403204 A CN109403204 A CN 109403204A CN 201811467267 A CN201811467267 A CN 201811467267A CN 109403204 A CN109403204 A CN 109403204A
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Abstract

本发明公开了一种适用于索结构体系的索管套、含有该索管套的多功能外套管和拉索结构，其包括索管套本体，所述索管套本体由多个沿其周向布置的装配单元拼接而成，至少一个装配单元的管壁上加工有至少一个用于安装功能单元的安装结构，所述安装结构包括沿装配单元轴向间隔布置的安装槽和用于连通安装槽的连接孔。本发明结构简单、使用方便，其通过将索管套本体设计为多个可沿其周向和径向相互拼接的装配单元，保证各个装配单元相互独立，从而方便了索管套的运输、装配和更换。

Description

适用于索结构体系的索管套、含有该索管套的多功能外套管 和拉索结构
技术领域
本发明涉及一种拉索管套结构，属于索结构技术领域，具体涉及一种适用于索结构体系的索管套、含有该索管套结构的外套管和拉索结构。
背景技术
索结构是指由拉索作为主要承重构件而形成的预应力结构体系。主要应用于桥梁中的斜拉索、主缆、吊杆、其他建筑结构中的拉索等索结构。采用索结构的桥梁和其他建筑具有优美造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合等特点，给人以耳目一新的感觉。同时索结构和主体结构与周围环境相互映衬，将形成城市的观光点和地标。目前索结构存在以下几点技术问题。
1、对于安装在桥梁和其他建筑的照明单元，由于布线困难或无法布线，对照明单元的控制往往比较困难。部分索结构的照明单元的灯具和线缆等直接安装于索结构表面，会大大缩短索结构和照明单元的寿命。
2、在冬季，索结构上可能出现结冰等现象，当冰凌融化时，容易对过往车辆和行人的造成损伤，引发安全事故。如武汉二七长江大桥、武汉天兴洲长江大桥等。
3、当桥梁和其他建筑比较高，索结构比较长时，高空中温度、湿度、日照、索结构间的风速等自然因素，索结构的振幅、振动频率等索结构特性，均难以测量。因此难以准确预测索结构的寿命。
4、为防止索结构被雷击，从最高索结构顶端至底端安装有避雷针，影响索结构的美观。
5、当主体结构的外部发生火灾时，可能造成索结构燃烧或损伤，降低索结构的使用性能和寿命，进而引发安全事故。如重庆沙溪庙长江公路大桥、忠县长江大桥等。
现有专利CN202403211U公开了一种桥梁斜拉索灯具安装装置，它是在现有的斜拉索上另外增加安装一个套筒，套筒与斜拉索之间的空间内设置支柱、支撑套筒，再在套筒与斜拉索之间的空间内安装灯具。这种结构需要增加支架，一方面斜拉索的重量，另一方面由于套筒与斜拉索之间的空间，增加斜拉索体系的截面积，在高空中增加了斜拉索的风阻，同时中空部分造成套筒的承载能力下降，可能导致套筒在外负载，如风，积雪等作用力下搜损变形等，降低使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于索结构体系的索管套、含有该索管套的多功能外套管和含有该索套管的拉索结构，其不仅能够可以为拉索提供照明、防冰、加热、应力监测、避雷、防火等功能，而且方便运输和装配。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种适用于索结构体系的索管套，其包括有一定厚度的索管套本体，所述索管套本体由多个沿其周向布置的装配单元拼接而成空芯结构，至少一个装配单元的管壁上加工有至少一个用于安装功能单元的安装结构，所述安装结构包括沿装配单元轴向间隔布置的安装槽和用于连通安装槽的连接孔。
在本发明的一种优选实施方案中，所述安装槽设置在装配单元的有一定厚度的管壁中，装配单元的管壁内表面不占用空芯结构内部空间，所述连接孔沿轴向设置在装配单元的管壁中。
在本发明的一种优选实施方案中，相邻两个装配单元中至少有一个装配单元的拼接面上设置有沿其轴向布置的电热元件和/或热熔材料；电热元件可以是电阻丝、电热片；热熔材料可以是热熔片或其他热熔连接元件。
在本发明的一种优选实施方案中，相邻两个装配单元的拼接面上设置有用于配合拼接的连接结构。
在本发明的一种优选实施方案中，所述连接结构包括燕尾槽和燕尾条或者凹槽和凸台或者平接缝。
在本发明的一种优选实施方案中，所述安装槽呈直线间隔布置或螺旋间隔布置，也可以直线或螺旋线通长布置。此技术方案下，连接孔演变成上部开口与间隔设置的安装槽联通成整体，沿轴向布置的通长结构。。
在本发明的一种优选实施方案中，安装槽上设有安装槽防护罩，安装槽防护罩与装配单元的管壁连接。
所述安装槽的截面形状为半圆形、方形、梯形、半椭圆形或异形等形式。
在本发明的一种优选实施方案中，所述装配单元上设置有沿其轴向布置的至少一个减重孔。
所述连接孔和减重孔的截面形状为圆形、椭圆形、圆端形、方形、多边形或异形等形式。在本发明的一种优选实施方案中，所述索管套本体的内侧设置有导向槽。
所述导向槽的尺寸和数量与索结构外壁上导向条的尺寸和数量相对应。
在本发明的一种优选实施方案中，所述安装槽内设置有内置有壳体。
在本发明的一种优选实施方案中，所述索管套本体为圆筒状结构，两个索管套本体的端部可通过热熔焊接形成一个整体。
本发明还公开了一种适用于索结构体系的多功能外套管，其使用了索管套，所述索管套本体的安装结构上装配有功能单元，
在本发明的一种优选实施方案中，所述功能单元包括照明单元和/或加热单元和/或感应单元和/或避雷针单元和/或灭火单元。
上述功能单元中不影响功能效果的单元(如加热单元/避雷针单元等)，也可以设置在减重孔中。
在本发明的一种优选实施方案中，所述照明单元包括灯具、控制件和线缆；所述灯具安装于所述安装槽内，所述线缆穿过所述连接孔与所述灯具电连接，所述控制件与所述线缆电连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述加热单元包括加导热元件、控制件和线缆；所述加导热元件安装于所述安装槽内，所述线缆穿过所述连接孔与所述加导热元件电连接，所述控制件与所述线缆电连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述感应单元包括传感元件、线缆和接收元件；所述传感元件安装于所述安装槽内，所述线缆穿过所述连接孔与所述传感元件电连接，所述接收元件与所述线缆电连接。
在本发明的一种优选实施方案中，所述避雷针单元包括避雷针和线缆，所述线缆一端穿过所述安装槽和所述连接孔与所述避雷针连接、另一端接地。
在本发明的一种优选实施方案中，所述灭火单元包括喷淋元件、管道和存储器；所述喷淋元件安装于所述安装槽内，所述管道穿过所述连接孔与所述喷淋元件连接，所述存储器安装于地面锚固点；所述存储器与所述管道连接。
本发明还公开了一种拉索结构，其包括多功能外套管，所述外套管内设有钢索缆，钢索缆穿出多功能外套管。。
所述钢索缆为平行钢丝、平行钢绞线、密闭索、钢绞线、挤压索、钢丝绳索、刚性拉杆等拉索结构中的一种。
本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便，其通过将索管套本体设计为多个可沿其周向和径向相互拼接的装配单元，保证各个装配单元相互独立，从而方便了索管套的运输、装配和更换；同时，本发明通过直接在装配单元的管壁上加工沿其轴向间隔布置安装槽和连接孔，不仅方便了各个功能单元的装配和更换，而且降低了索管套的制造成本；进一步的，本发明通过在装配单元的拼接面上设置有沿其轴向布置的电阻丝，方便了索管套与拉索的快速装配；进一步的，本发明通过在两个装配单元的拼接面上设置有用于配合拼接的连接结构，方便了装配单元的装配精度；进一步的，本发明通过将安装槽呈直线间隔布置或螺旋间隔布置，从而使得索管套可以适用于各种不同类型的桥梁要求；进一步的，本发明通过在装配单元上设置沿其轴向布置的减重孔，进一步减轻了索管套的质量；进一步的，本发明通过在索管套本体的内侧设置导向槽，方便了索管套与拉索的装配；进一步的索管套的安装结构可以根据需要组合使用各种功能单元；本发明的功能单元安装不需要进行复杂的布线，可有效解决在索结构或其他建筑物上照明设备控制困难的问题，同时保证功能单元和索结构的寿命；进一步的，本发明照明单元的每个灯具根据需要可控制其开关和调整其亮度，具有经济节能的特点；本发明加热单元可有效防止索结构表面结冰现象的发生，减少冰凌掉落引发的安全事故；本发明感应单元可实时监测外部环境和索结构的情况；本发明避雷针单元可有效防止索结构被雷击；本发明的灭火单元可在一定时间内，保护一定高度范围内的索结构；可有效防止索结构燃烧和降低索结构的温度。另外，外套管与钢索形成整体拉索结构，外套管内壁不占用钢索的空间，不影响钢索内部结构，与钢索的之间的配合关系良好，两者之间没有干涉，便于安装。上述拉索结构可以用于各种桥梁，也可以用于塔柱的斜拉结构。
附图说明
图1a和1b：适用于索结构体系多用途外套管的总体布置示意图
图2a和2b：适用于索结构体系多用途外套管结构示意图
图3a、3b和3c：适用于索结构体系多用途外套管的空洞截面示意图
图4a和4b：适用于索结构体系多用途外套管的导向槽结构示意图
图5：适用于索结构体系多用途外套管的功能单元为照明单元时的结构布置示意图
图6：适用于索结构体系多用途外套管的功能单元为加热单元时的结构布置示意图
图7：适用于索结构体系多用途外套管的功能单元为感应单元时的结构布置示意图
图8a和8b：适用于索结构体系多用途外套管的功能单元为避雷针时的结构布置示意图
图9a和9b：适用于索结构体系多用途外套管的功能单元为灭火系统时的结构布置示意图
图10a和10b：适用于索结构体系多用途外套管为第二实施方案时的结构示意图
图中：1-主体单元、2-功能单元、a-索体单元、11-安装槽、12-安装槽防护罩、13-减重孔、14-导向槽、15-燕尾槽、16-连接孔、17-壳体、18-电阻丝、2a-照明单元、2a-1灯具、2a-2控制件、2a-3线缆、2b-加热单元、2b-1加热原件、2b-2导热原件、2b-3控制件、2b-4线缆、2c-感应单元、2c-1传感元件、2c-2线缆、2c-3接收元件、2d-避雷针、2d-1置接头、2e灭火系统、2e-1喷淋元件、2e-2管道、2e-3阀门、2e-4存储器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的适用于索结构体系多用途的外套管包括主体单元和内嵌于主体单元的功能单元，主体单元由一定厚度的分段分片式哈弗管纵向及环向拼接为一个完整套管，沿索体逐步提升并紧密包裹在索体表面，两端密封形成密闭空间。主体单元管壁上设有安装槽及安装槽防护罩，管壁设若干个通长减重孔，管壁内侧开有导向槽。分段分片式哈弗管，每段长度相等或不等，每段纵向分片数量为2片及以上，每片之间为结构(燕尾槽、安装槽、平接缝等结构形式)连接与纵向接缝处预埋电阻丝后热熔焊接的形式固定连接为一个圆筒状结构，每段之间为热熔焊接形式连接为一个整体结构；安装槽间断布置在主体结构管壁上，纵向通过连接孔连接，安装槽截面形式方形、圆形或其他形状，安装槽沿索结构方向至少呈一列(直线、螺旋线等)分布在主体单元上；安装槽设置有内置壳体；减重孔截面形式可根据需要设置为圆形、椭圆形、方形或其他异形结构；导向槽尺寸和数量与主体单元依附的索结构外壁的导向条尺寸相匹配，用以提升导向；主体单元材料具有高强度、耐腐蚀、轻质、易加工等特点，可为PE、HDPE、UHDPE、耐腐蚀的不锈钢、铝合金或其他材料。功能单元可由照明单元、加热单元、感应单元、避雷针和灭火系统等至少一个分子单元构成。照明单元包括灯具、控制件、线缆等。灯具安装在主体单元的安装槽内，可通过控制件单独控制其开关，并由线缆连接成整体。线缆分段预设在主体单元内，包括通电线缆和控制线缆，两端分别与灯具连接。控制件用于控制每个灯具的开关和亮度，调整整体灯光效果。加热单元包括加热元件、导热元件、控制件、线缆等。加热元件设置在主体单元的安装槽内或连接孔内，可由额定电阻的电热丝组成，产生的热量由流过单位长度电热丝的电流决定，通过导热元件传递给外套管。各元件之间由线缆连接，线缆分段预设在主体单元内，包括通电线缆和控制线缆。通过控制件单独控制电流，从而控制加热元件产生的热量，防止冬季索结构表面结冰。感应单元包括传感元件、线缆、接收元件等。传感元件安装在主体单元安装槽内或连接孔内，可以是温度、湿度、光传感器，风速仪，振幅仪、频率仪等。传感元件将收集到的反馈信息通过线缆传输给接收元件，从而发布相关的指令。避雷针沿最高索结构a的顶端穿过主体单元1的连接孔16和安装槽11后接地，可在安装槽11处设置接头，以便于安装及更换。灭火系统包括喷淋元件、管道、阀门、存储器等。喷淋元件和管道安装在主体单元安装槽内和连接孔内。阀门和存储器安装在地面锚固点附近。发生火灾时，可在一定时间内，保护一定高度范围内的索结构。主体单元和各功能单元在无法正常工作的情况下均可拆除更换。
具体实施例一
如图1a和1b所示，用于索结构体系多用途的外套管包括主体单元1和内嵌于主体单元1的功能单元2，主体单元由一定厚度的分段分片式哈弗管纵向及环向拼接为一个完整套管，沿索体逐步提升并紧密包裹在索单元a表面，两端密封形成密闭空间。
如图1a和1b、图2a和2b所示，主体单元为厚度5cm的分段分片式哈弗管，其管壁上设有安装槽11及安装槽防护罩12，管壁设4个通长减重孔13，管壁内侧开有导向槽14。分段分片式哈弗管，每段长度均相等为3.6m，每段纵向分片数量为2片，每片之间为燕尾槽15结构连接与纵向接缝处预埋电阻丝18后热熔焊接的形式固定连接为一个圆筒状结构，每段之间为热熔焊接形式连接为一个整体结构；
如图2a和2b所示，安装槽11间断布置在主体单元1管壁上，纵向通过连接孔16连接，安装槽11截面为方形，安装槽沿索结构方向呈2列直线分布在主体单元1上；安装槽设置有内置壳体17；
如图3a、图3b和图3c所示，减重孔13截面形式可根据需要设置为圆形、椭圆形、方形或其他异形结构；
如图4a和4b所示，导向槽14尺寸与主体单元1依附的索结构a外壁的导向条b相匹配，截横截面内导向条数量为2，用以提升主体单元1时进行导向；
本实施例中的主体单元2材料为具有高强度、耐腐蚀、轻质、易加工等特点的HDPE。
如图5所示，功能单元2为照明单元2a时，其包括灯具2a-1、控制件2a-2、线缆2a-3等。灯具2a-1安装在主体单元1的安装槽11内，可通过控制件2a-2单独控制其开关，并由线缆2a-3连接成整体。线缆2a-3分段预设在主体单元1的连接孔16内，包括通电线缆2a-31和控制线缆2a-32，两端分别与灯具2a-1连接。控制件2a-2安装在主体单元1的一端，通过控制线缆2a-32控制每个灯具2a-1的开关和亮度，调整整体灯光效果。
如图6所示，功能单元为加热单元2b时，其包括加热元件2b-1、导热元件2b-2、控制件2b-3、线缆2b-4等。加热元件2b-1设置在主体单元1的安装槽11内或连接孔16内，可由额定电阻的电热丝组成，产生的热量由流过单位长度电热丝的电流决定，通过导热元件2b-2传递给外套管。相邻加热各元件之间由线缆2b-4连接，线缆2b-4分段预设在主体单元1内，包括通电线缆2b-41和控制线缆2b-42。通过控制件2b-3单独控制电流，从而控制加热元件2-1产生的热量，防止冬季索结构表面结冰。
如图7所示，功能单元为感应单元2c时，其包括传感元件2c-1、线缆2c-2、接收元件2c-3等。传感元件2c-1安装在主体单元安装槽11内或连接孔16内，可以是温度、湿度、光传感器，风速仪，振幅仪、频率仪等。传感元件将收集到的反馈信息通过线缆传输给接收元件，从而发布相关的指令。
如图8a和8b所示，功能单元为避雷针2d时，避雷针2d沿最高索结构a的顶端穿过主体单元1的连接孔16和安装槽11后接地，可在安装槽11处设置接头2d-1，以便于安装及更换。
如图9a和9b所示，功能单元为灭火系统2e时，其包括喷淋元件2e-1、管道2e-2、阀门2e-3、存储器2e-4等。喷淋元件2e-1和管道2e-2安装在主体单元1的安装槽11内和连接孔16内。阀门2e-3和存储器2e-4安装在索结构a地面锚固点附近。发生火灾时，可在一定时间内，保护一定高度范围内的索结构。
如图1-图9所示，主体单元1和各功能单元2在无法正常工作的情况下均可拆除更换。
实施例二：
如图10a和10b所示，主体单元为厚度3cm的分段分片式哈弗管，相邻2段长度分别为3m和6m，其管壁上设有安装槽11及安装槽防护罩12，管壁设6个通长减重孔13，管壁内侧开有导向槽14；的主体单元每段分片数量为3片，为凹凸台连接形式；安装槽11截面形式为圆弧形，沿索结构纵向1列呈螺旋布置；导向槽14尺寸级数量与主体单元1依附的索结构a外壁的导向条b相匹配，截横截面内导向条数量为1。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (20)

1.一种适用于索结构体系的索管套，包括索管套本体，其特征在于：所述索管套本体由多个沿其周向布置的装配单元拼接而成空芯结构，至少一个装配单元的管壁上加工有至少一个用于安装功能单元(2)的安装结构，所述安装结构包括沿装配单元轴向间隔布置的安装槽(11)和用于连通安装槽(11)的连接孔(16)。
2.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述安装槽(11)设置在装配单元的管壁中，装配单元的管壁内表面不占用空芯结构内部空间，所述连接孔(16)沿轴向设置在装配单元的管壁中。
3.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：相邻两个装配单元中至少有一个装配单元的拼接面上设置有沿其轴向布置的电阻丝(18)。
4.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：相邻两个装配单元的拼接面上设置有用于配合拼接的连接结构。
5.根据权利要求4所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述连接结构包括燕尾槽和燕尾条或者凹槽和凸台或者平接缝。
6.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述安装槽(11)呈直线间隔布置或螺旋间隔布置。
7.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述安装槽(11)上设有安装槽防护罩，安装槽防护罩(12)与装配单元的管壁连接。
8.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述装配单元上设置有沿其轴向布置的减重孔(13)。
9.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述装配单元的内侧设置有导向槽(14)。
10.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述安装槽(11)内设置有内置有壳体(17)。
11.根据权利要求1所述的适用于索结构体系的索管套，其特征在于：所述索管套本体(1)为圆筒状结构，相邻的两个索管套本体(1)的端部可通过热熔焊接形成一个整体。
12.一种适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：使用了如权利要求1-11任意一项权利要求所述的索管套，所述索管套本体(1)的安装结构上装配有功能单元(2)，
13.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述功能单元(2)包括照明单元(2a)和/或加热单元(2b)和/或感应单元(2c)和/或避雷针单元(2d)和/或灭火单元(2e)。
14.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述照明单元包括灯具、控制件和线缆；所述灯具安装于所述安装槽(11)内，所述线缆穿过所述连接孔(16)与所述灯具电连接，所述控制件与所述线缆电连接。
15.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述加热单元包括加导热元件、控制件和线缆；所述加导热元件安装于所述安装槽(11)内，所述线缆穿过所述连接孔(16)与所述加导热元件电连接，所述控制件与所述线缆电连接。
16.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述感应单元包括传感元件、线缆和接收元件；所述传感元件安装于所述安装槽(11)内，所述线缆穿过所述连接孔(16)与所述传感元件电连接，所述接收元件与所述线缆电连接。
17.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述避雷针单元包括避雷针和线缆，所述线缆一端穿过所述安装槽(11)和所述连接孔(16)与所述避雷针连接、另一端接地。
18.根据权利要求12所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述灭火单元包括喷淋元件、管道和存储器；所述喷淋元件安装于所述安装槽(11)内，所述管道穿过所述连接孔(16)与所述喷淋元件连接，所述存储器安装于地面锚固点；所述存储器与所述管道连接。
19.一种拉索结构，其特征在于：使用了如权利要求12-18任意一项权利要求所述的多功能外套管，所述外套管内设有钢索揽，钢索揽穿出多功能外套管。
20.根据权利要求19所述的适用于索结构体系的多功能外套管，其特征在于：所述钢索揽为平行钢丝、平行钢绞线、密闭索、钢绞线挤压索、钢丝绳索、刚性拉杆中的一种。
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