CN109972516B - 一种护套可更换的长寿命拉索 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁结构技术领域，具体地指一种护套可更换的长寿命拉索。它包括钢丝束，包覆钢丝束的绕包带，设在钢丝束外的护套，其特征在于护套外套设外层保护套管，钢丝束之间填充保护气体。本发明的钢丝束完全处于保护气体保护环境下，有效避免了钢丝束的腐蚀问题，且位于钢丝束外的保护外套为可更换的分段分片套管结构，更换安装方便，大幅度延长了斜拉索体系的使用寿命，具有极大的推广价值。

Description

一种护套可更换的长寿命拉索

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，具体地指一种护套可更换的长寿命拉索。

背景技术

拉索一般作为斜拉桥梁的受力构件，也可用于高层建筑的缆索以稳固建筑物。拉索一般处于结构外部，长期暴露于自然环境中，索体内部钢丝长期处于高应力状态，对腐蚀尤其敏感，稍有腐蚀或损伤，则其安全性及可靠大大降低。对于设计寿命长、使用要求高及其他特殊功能要求的构筑物而言，对拉索耐久性、抗腐蚀性能及美观性则提出了更高的要求。因此要求拉索结构包括锚固区域内的部分应具有可靠的防腐耐久保护措施，同时与主体结构、周围环境相结合，形成城市地标性建筑。

目前拉索索体主要的防腐措施包括钢丝表面镀锌，钢丝外缠绕包带防止应力腐蚀，钢丝束外挤压聚乙烯护套等。实际工程中，若因护套受损，材质老化等问题导致索体腐蚀，既影响结构安全，又降低拉索寿命，同时也会增加索体养护甚至更换成本。对于有照明要求的拉索结构，部分直接安装在拉索结构表面的照明单元及线缆，会影响拉索结构的美观，散发的热量也会影响拉索结构的寿命。

当前针对拉索索体防腐问题，有专利提出了通过保护气体对索体进行保护的方案，如专利号为“CN103835235B”的名为“一种钢丝斜拉索防护装置”的中国发明专利，该专利钢丝绳的外层包裹有聚脂包带，聚脂包带的外层包裹有聚乙烯护套，聚乙烯护套为中空结构，该中空结构内注入惰性气体。该方案针对钢丝绳能够起到很好的保护作用，通过注入惰性气体起到隔绝空气的作用，避免对钢丝绳产生腐蚀。该方案采用中空结构的聚乙烯护套是一种双层结构的护套，两层之间填充保护气体，内层包覆钢丝束，外层做防护。同时钢丝之间填充锌粉。由于中空的护套，降低了护套的承载能力，特别是抗含沙尘风载的冲击能力下降，影响使用寿命。钢丝之间填充锌粉增加了整个拉索的重量，对于桥梁(建筑物)整体设计施工使用会产生负面影响。

针对这种情况，有专利号为“CN208309381U”的名为“填充保护气体的桥梁拉索”的中国实用新型专利，该专利介绍了一种通入保护气体的拉索方案，该方案包括索股、锚杯和保护层，索股由钢丝构成，索股的两端各固定一个锚杯，索股的外侧面上贴覆保护层，还包括气罩、快速接头、充气管、温度-湿度计和气压表，在索股两端靠近锚杯处分别切除部分保护层，使切除了保护层的区域的索股裸露，两个切除了保护层的区域分别作为充气口和检测口，在充气口和检测口外都套上气罩，气罩分别将充气口和检测口完全密封，并且气罩箍在保护层外，气罩上设有观察窗，气罩外用夹蜗固定，充气口处的气罩通过快速接头连接充气管，检测口处的气罩通过快速接头分别连接温度-湿度计和气压表，通过气罩向索股内充入保护气。该方案相当于在索股上增加了一个加气设备，监视索股通气情况，保证索股始终浸润在保护气体内，这种结构确实能够对索股起到很好的保护作用，在实施过程中，必须切除保护层，使得索股裸露，由于现有的索股(钢丝束)的保护层包括两层结构，一种是缠绕钢丝束的聚脂包带(高强聚酯带)，另一层是聚脂包带(高强聚酯带)外包裹钢丝束及高强聚酯带的聚乙烯护套，切除保护层一方面降低保护层的结构的而完成性，同时聚脂包带(高强聚酯带)切出一部分后导致整个包覆结构解体失效，降低整个拉索的使用寿命，带来安全隐患。

另外，现有桥梁拉索(包括缆索)的使用寿命均是50年，护套损坏后，只能更换整条拉索。尚未有实现使用寿命百年的桥梁拉索(包括缆索)。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种护套可更换的长寿命拉索，通过更换护套实现拉索(包括缆索)达到百年的使用寿命，从而解决现有技术的问题。

本发明的技术方案为：一种护套可更换的长寿命拉索，它包括钢丝束，包覆钢丝束的绕包带，设在钢丝束外的护套，其特征在于护套外套设外层保护套管，钢丝束之间填充保护气体。

进一步的构成钢丝束的钢丝外表面设有保护层，钢丝束之间填充保护气体，护套为永久结构，外层保护套管为可更换结构。

进一步的所述外层保护套管包括至少由两个管片连接成管状，相邻管片之间设有连接结构。

进一步的所述外层保护套管包括沿轴向多个套管单元拼接连接，多节的所述外层保护套管便于外层保护套管安装。

进一步的外层保护套管后装可更换，且与护套贴合。

进一步的所述连接结构包括两管片之间上设有卡口连接部。

进一步的所述连接结构包括两管片之间的铰接连接结构，以及卡口连接部。两片铰接连接，合管后通过卡口连接部便于安装拆卸。

进一步的管片内设有用于将管片粘接连接的电加热元件。

进一步的管片开设多个灯具安装槽，便于灯具安装。

进一步的管片开设设置有多个减重孔，可安装发热单元。

进一步的它还包括锚具，锚具设在钢丝束及护套两端，护套两端或两个锚具之间的钢丝束在密闭空间内，保护气体填充在密闭空间内。

进一步的设有用于检测保护气体压力的压力传感器。

进一步的护套和/或锚具链接联通充气管。

进一步的所述充气管与充气装置链接联通，为钢丝束内部提供保护气体。

上述多个套管单元指的是可以包括管片及连接部的套管。

本发明的优点有：1、本发明的钢丝绳是直接浸润在保护气体内的，保护气体能够很好的隔绝空气，避免钢丝绳发生锈蚀问题；

2、本发明采用两层保护套结构，外层保护套管可更换的装置，通过更换保护套管能够大幅度提高整个拉索体系的使用寿命；

3、本发明的保护套管结构简单，安装拆卸方便，无论是轴向还是径向都可以通过快速拼接的方式连接在一起；

4、本发明的保护套管可以通过两个管片以热熔的方式焊接连接为一体，安装方式简便、高效；

5、本发明的钢丝束采用镀锌铝合金钢丝等新型高强度、低松弛耐腐蚀的材料，耐腐蚀能力更强；

6、本发明在钢丝束之间填充氮气、惰性气体或其他保护气体气体，使钢丝束内部环境达到C1标准；

7、本发明在斜拉索安装一端锚头设置压力传感器，检测索体内部气体压力，通过控制进气压力保证索体内气压始终大于外界大气压，使钢丝束始终处于干燥、稳定的环境内；

8、本发明在拉索索体外增设后装式分段分片保护套管，增加了拉索结构的防护措施，同时与索体相互独立，可单独更换，通过更换外护套的方式，保护索体内护套，达到保证斜拉索体系的长寿命的目的。

9、本发明的照明单元可安装在外护套上预留的灯槽内，未与索体直接接触，不仅延长拉索寿命，同时保证拉索结构的美观。

10、本发明的发热单元可安装在外护套上预留的减重孔内，未与索体直接接触，不影响索体护套使用寿命，冰雪天气发热单元工作，解决拉索索体冰棱问题，同时保证拉索结构的美观。

本发明的钢丝束完全处于保护气体保护环境下，有效避免了钢丝束的腐蚀问题，且位于钢丝束外的保护外套为可更换的分段分片套管结构，更换安装方便，大幅度延长了斜拉索体系的使用寿命，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明斜拉索安装结构示意图；

图2：本发明的斜拉索总体安装结构示意图；

图3：本发明的压力传感器与锚具连接结构示意图；

图4：本发明的充气装置与锚具连接结构示意图；

图5：本发明的卡口连接部为第一种情况时的外层保护套管与钢丝束安装结构示意图(管片打开时)；

图6：本发明的卡口连接部为第一种情况时的外层保护套管与钢丝束安装结构示意图(管片闭合时)；

图7：本发明的卡口连接部为第二种情况时的外层保护套管与钢丝束安装结构示意图(管片打开时)；

图8：本发明的卡口连接部为第二种情况时的外层保护套管与钢丝束安装结构示意图(管片闭合时)；

其中：1—钢丝束；2—绕包带；3—护套；4—外层保护套管；4.1—管片；4.2—卡口连接部；4.3—活页；4.4—转轴；4.5—电加热元件；4.6—灯具安装槽；4.7—减重孔；

5—保护气体；6—保护层；7—锚具；7.1—锚杯；7.2—锚板；7.3—螺母；7.4—连接筒；7.5—密封圈；7.6—容置空间；7.7—盖板；7.8—通孔；

8—压力传感器；9—充气装置；10—充气管；11—连通管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～8，一种护套可更换的长寿命拉索，本实施例的索体由内至外包括钢丝束1、缠绕钢丝束1的绕包带2及双层高密度聚乙烯护套3，钢丝束1由多根钢丝缠绕而成，钢丝束1的每根钢丝表面均有保护层6。本实施例的保护层6为锌铝合金镀层，钢丝直径可为5mm、7mm或满足其他等截面替换的直径规格，具有高强度、低松弛特点。本实施例的绕包带2具有高强度、耐腐蚀，易缠绕特点，如双层聚酯薄膜夹一层高强度纤维丝等，高密度聚乙烯护3为单层或双层结构，为永久结构，即不可更换。

本实施例在钢丝束1内注入保护气体5，如图5～6所示，钢丝束1之间填充保护气体5，即钢丝束1是直接与保护气体5接触的，保护气体5隔绝外部空气避免钢丝束1产生锈蚀问题。本实施例的钢丝束1与护套3轴向两端设置有锚具7，钢丝束1与护套3通过锚具7与桥体结构连接固定。护套3两端或两个锚具7之间的钢丝束1在密闭空间内，保护气体5填充在密闭空间内。

如图3～4所示，本实施例的锚具7包括锚杯7.1，锚杯7.1内部轴向设置有锥形孔，锥形孔小端为钢丝束1穿入端，锥形孔大端为固定端，锥形孔大端处配合有锚板7.2，锚杯7.1外周螺纹连接有螺母7.3，锚杯7.1在锥形孔小端处还凸设有凸环，凸环内壁设有螺纹，并螺纹配合有连接筒7.4，连接筒7.4轴向两端开口分别连接锚杯7.1和护套3，护套3伸入到连接筒7.4内，护套3与连接筒7.4之间设密封结构，密封结构可以是密封环或密封圈等。在锚具7中各零件的连接处可以设置密封结构增加或实现锚具内部空间的密封性能。

钢丝束1穿过连接筒7.4和锚杯7.1与锚板7.2固定连接，本实施例的锚杯7.1在锥形孔大端处还凸设有凸套，凸套围置成一个容置空间7.6以供穿过锚板7.2的钢丝束1放置，凸套头部盖合有盖板7.7。本实施例在锚板7.2上开设有通孔7.8，容置空间7.6通过通孔7.8与锚杯7.1内部空间连通，即与护套3内部空间连通。

如图1、3和4所示，本实施例在斜拉索下端和上端上分别设置有充气装置9以及气压监测设备，锚杯7.1链接联通充气管10，充气管10一端穿过容置空间7.6与锚杯7.1内部空间连通，另一端与充气装置9链接联通，本实施例的充气装置9位于斜拉索下端，为钢丝束1内部提供保护气体，如图4所示。为了保证钢丝束1始终处于保护气体5内，本实施例气压监测设备包括用于检测保护气体5压力的压力传感器8，压力传感器8固定在索塔上，通过一根连通管11穿过容置空间7.6与锚杯7.1内部空间连通用于监测护套3内部气压，如图3所示。斜拉索安装完成后通过充气装置9从索体下端的容置空间7.6填充进入，气体从下往上注入，索体上端的容置空间7.6处设置压力传感器8，实时监测索体内保护气体5压力，确保护套3内气压始终大于外界大气压力。

为了提高整个索体结构的耐腐蚀性，本实施例在护套3外套设外层保护套管4。护套3为永久结构，外层保护套管4为可更换结构，外层保护套管4的圆周内侧端面紧密贴合在护套3的圆周外侧端面上，外层保护套管的2端与护套3密封。

如图5～6所示，外层保护套管4包括至少由两个管片4.1连接成管状，相邻管片4.1之间设有连接结构。外层保护套管4包括沿轴向多个套管单元拼接连接。外层保护套管4后装可更换，且与护套贴合。

连接结构包括两管片4.1之间上设有卡口连接部4.2，连接时将两个管片4.1的卡口连接部4.2对齐卡死，即可将两个管片4.1组合成管状结构。本实施例的管片4.1上的卡口连接部4.2有两种模式，第一种是如图5～6所示，卡口连接部4.2位平直端面，连接时，通过对平直端面进行熔融处理，将两片管片4.1粘接在一起；第二种是如图7～8所示，为凸起的卡销和凹陷的卡槽组合，安装时，将卡销压入卡槽内，即可将两片管片4.1固定在一起。

优选的，连接结构包括两管片4.1之间的铰接连接结构，本实施例的铰接连接结构包括设置在管片4.1圆周外侧端面上的活页4.3，活页4.3上穿设有沿平行管片4.1轴线的转轴4.4，两片管片4.1通过活页4.3与转轴4.4的连接结构可旋转地铰接连接为一体，这样的管片结构便于安装和拆卸。

同时，为了增加管片4.1的连接强度，本实施例在管片4.1内设有用于将管片4.1粘接连接的电加热元件4.5，如图5～6所示，本实施例的电加热元件4.5为设置于管片4.1接口之间的电加热丝，通过电加热元件4.5对粘结部位进行加热，使粘接部分热熔粘合在一起，增加了连接部位的结构强度。

另外，本实施例的管片4.1圆周外侧端面上开设有多个灯具安装槽4.6，管片4.1内设置有多个减重孔4.7，多个减重孔4.7沿轴向等距间隔布置，减重孔4.7内可安装发热单元。

本实施例的外层保护套管4在斜拉索安装完成后分片、分段后装于护套3上，外层保护套管4两端密封，将钢丝束1的护套3紧密包裹，外层保护套管4的内侧端面紧密贴合在护套3的外侧端面，相当于增加一层斜拉索索体防护层，外层保护套管4具有高强度、耐腐蚀、可修复的特点，相同条件下耐久防腐不低于斜拉索护套的耐久防腐能力，如HDPE、UHDPE等。

当外层保护套管4在老化、腐蚀、破损或其他原因导致无法有效提供防护后，可将其拆除，并更换新的外套管，持续防护。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种护套可更换的长寿命拉索，它包括钢丝束（1），包覆钢丝束（1）的绕包带（2），设在钢丝束（1）外的护套（3），其特征在于：护套（3）外套设外层保护套管（4），钢丝束（1）之间填充保护气体（5）；

所述外层保护套管（4）包括至少由两个管片（4.1）连接成管状，相邻管片（4.1）之间设有连接结构；

管片（4.1）内设有用于将管片（4.1）粘接连接的电加热元件（4.5）；

外层保护套管（4）后装可更换，且与护套（3）贴合，外层保护套管（4）的圆周内侧端面紧密贴合在护套（3）的圆周外侧端面上，外层保护套管的两端与护套（3）密封，将钢丝束（1）的护套（3）紧密包裹；

它还包括锚具（7），锚具（7）设在钢丝束（1）及护套（3）两端，护套（3）两端或两个锚具（7）之间的钢丝束（1）在密闭空间内，保护气体（5）填充在密闭空间内；

锚具（7）包括锚杯（7.1），锚杯（7.1）内部轴向设置有锥形孔，锥形孔小端为钢丝束（1）穿入端，锥形孔大端为固定端，锥形孔大端处配合有锚板（7.2），锚杯（7.1）外周螺纹连接有螺母（7.3），锚杯（7.1）在锥形孔小端处还凸设有凸环，凸环内壁设有螺纹，并螺纹配合有连接筒（7.4），连接筒（7.4）轴向两端开口分别连接锚杯（7.1）和护套（3），护套（3）伸入到连接筒（7.4）内，护套（3）与连接筒（7.4）之间设密封结构；钢丝束（1）穿过连接筒（7.4）和锚杯（7.1）与锚板（7.2）固定连接，锚杯（7.1）在锥形孔大端处还凸设有凸套，凸套围置成一个容置空间（7.6）以供穿过锚板（7.2）的钢丝束（1）放置，凸套头部盖合有盖板（7.7）；锚板（7.2）上开设有通孔（7.8），容置空间（7.6）通过通孔（7.8）与锚杯（7.1）内部空间连通，即与护套（3）内部空间连通；斜拉索下端和上端上分别设置有充气装置（9）以及气压监测设备，锚杯（7.1）链接联通充气管（10），充气管（10）一端穿过容置空间（7.6）与锚杯（7.1）内部空间连通，另一端与充气装置（9）链接联通；充气装置（9）位于斜拉索下端，为钢丝束（1）内部提供保护气体；为了保证钢丝束（1）始终处于保护气体（5）内，气压监测设备包括用于检测保护气体（5）压力的压力传感器（8），压力传感器（8）固定在索塔上，通过一根连通管（11）穿过容置空间（7.6）与锚杯（7.1）内部空间连通用于监测护套（3）内部气压；斜拉索安装完成后通过充气装置（9）从索体下端的容置空间（7.6）填充进入，气体从下往上注入，索体上端的容置空间（7.6）处设置压力传感器（8），实时监测索体内保护气体（5）压力，确保护套（3）内气压始终大于外界大气压力。

2.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：构成钢丝束（1）的钢丝外表面设有保护层（6），钢丝束（1）之间填充保护气体（5），护套（3）为永久结构，外层保护套管（4）为可更换结构。

3.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：所述外层保护套管（4）包括沿轴向多个套管单元拼接连接。

4.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：所述连接结构包括两管片（4.1）之间上设有卡口连接部（4.2）。

5.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：所述连接结构包括两管片（4.1）之间的铰接连接结构，以及卡口连接部（4.2）。

6.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：管片（4.1）开设多个灯具安装槽（4.6），便于灯具安装。

7.如权利要求1所述护套可更换的长寿命拉索，其特征在于：管片（4.1）开设设置有多个减重孔（4.7），可安装发热单元。