CN111305068A - 一种用于斜拉索的防风雨激振装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于斜拉索的防风雨激振装置及施工方法，装置包括从内至外依次包裹在斜拉索上的护套管、海绵层和导热套管，所述海绵层和导热套管之间设有加热丝，所述导热套管四周设有用于排水的导水孔，所述加热丝为电阻丝或者加热光纤，所述导热套管内设有温度传感器和温控器。首先在斜拉索表面环绕护套管；然后在护套管表面缠绕并绑扎多孔吸水海绵；之后在多孔吸水海绵上螺旋缠绕电阻丝；将导热套管套在绑扎好多孔吸水海绵的斜拉索上，在导热套管两端分别盖上套管盖；本发明结构简单，原理独创性好，从技术原理上防止了斜拉索风雨激振现象，大幅度提高桥梁安全性和斜拉索使用寿命。

Description

一种用于斜拉索的防风雨激振装置及施工方法

技术领域

本发明属于桥梁领域，涉及一种桥梁斜拉索的辅助装置，具体涉及一种用于斜拉索的防风雨激振装置及施工方法。

背景技术

在现今的斜拉桥的建设过程当中，大跨度斜拉桥的发展也有很大的变化，其主要是运用斜拉索作为其主要的支撑系统，但斜拉索在使用的过程中，超长支撑电缆在风雨、覆冰等其他负载的作用下很容易出现大的振动。其在风雨组合条件下会出现风雨激振现象，其主要是由风以及雨的组合体所引起的一种大规模的低频振动，在实际的振动过程中对斜拉索造成的影响非常大。在顺风且风速达到一定时就会在表面上呈现出水线，研究表明，上水线的形成是作为风雨激振的主要原因。振动引起了拉索的疲劳和腐蚀问题，许多斜拉桥因为拉索振动引起部分钢丝破坏，委内瑞拉Maracaibo桥1978年发现有超过500根钢丝损坏，次年发现有3根索完全损坏，不得不更换了全部拉索。另外英国Wye桥、美国P-K桥及我国海印大桥、济南黄河大桥都全部更换了拉索，由于斜拉索的造价高达总造价的25％到30％，所以斜拉索振动会造成很大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是针对斜拉索在风雨条件下引起振动的问题，提供一种防风雨激振装置，当下雨时，雨水可通过导热套管上表面开的导水孔流入多孔吸水海绵，一方面防止了上水线的形成，另一方面吸了水的海绵饱和之后更能发挥它的减振机理；当斜拉索表面覆冰时，设置在导热套管中的加热装置可通过温控开关自行加热使覆冰融化，也能在冬季寒冷条件下防止斜拉索表面形成冰棱，减小冰棱落下对桥上来往车辆的影响。本发明能够有效防止斜拉索在风雨激振影响下的振动问题。由导热套管、多孔吸水海绵、电阻丝、端盖、温度传感器组成。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种用于斜拉索的防风雨激振装置，其特征在于：包括从内至外依次包裹在斜拉索上的护套管、海绵层和导热套管，所述海绵层和导热套管之间设有加热丝，所述导热套管四周设有用于排水的导水孔。

进一步地，所述加热丝为电阻丝或者加热光纤，所述导热套管内设有温度传感器和温控器，利用温控器维持导热套管内温度大于零度。

进一步地，所述导热套管两端设有可拆卸的端盖，所述端盖中部设有供斜拉索穿过的通孔，端盖通过螺纹配合与导热套管相连，所述端盖上设有透水孔。

进一步地，所述海绵层由多孔吸水海绵制成。

进一步地，所述导热套管采用金属材料制成，导热套管表面涂覆疏水涂层，所述导热套管上的透水孔至少有两排，其中一排位于斜拉索上表面，一排位于斜拉索下表面。

进一步地，所述导热套管上的导水孔的孔径不超过斜拉索的半径，两相邻导水孔中心的间距不小于两孔直径之和的2倍且不小于5cm。

进一步地，：所述导热套管和海绵层分段设置在斜拉索上，每段导热套管两端均通过端盖封闭，所述加热丝为沿着斜拉索分布的一整根。

一种上述防风雨激振装置施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在工厂制作斜拉索时，在斜拉索表面环绕护套管；

步骤2、在护套管表面缠绕并绑扎多孔吸水海绵；

步骤3、在多孔吸水海绵上螺旋缠绕电阻丝；

步骤4、用事先预制导水孔的导热套管套在绑扎好多孔吸水海绵的斜拉索上；

步骤5、预先制作与导热套管同直径大小的端盖，在导热套管两端分别盖上套管盖；

步骤6、将工厂制作好的斜拉索及防风雨激振装置随桥梁施工安装。

进一步地，所述防风雨激振装置安装在斜拉索中部位置。

进一步地，所述端盖上的透水孔为月牙型。

本发明有益效果是：

1、本发明整体性好，模块化设计，可在工厂直接完成组装，完整搬运至施工场地即可施工，无需现场加工处理。

2、本发明有较强的实用性和灵活性，对于雨季和冬季尤为突出，在实际工程中，可根据风雨激振对斜拉索的影响程度大小选取合适的套管长度和套管数量。本装置可以在斜拉索上不同部位安装，达到一装多效的用途，效果显著。

3、本发明从根本上防止风雨激振的形成，相比于传统处理方法，更能起到釜底抽薪的效果。

附图说明

图1为本发明防风雨激振装置安装在斜拉索上示意图。

图2为本发明防风雨激振装置去掉端盖示意图。

图3为本发明防风雨激振装置去掉导热套管示意图。

图4为本发明端盖示意图。

附图标记：1-斜拉索，2-护套管，3-海绵层，4-导热套管，5-导水孔，6-电阻丝，7-端盖，8-透水孔，9-螺纹，10-通孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述

如图1至图4所示，一种用于斜拉索的防风雨激振装置，包括从内至外依次包裹在斜拉索1上的护套管2、海绵层3和导热套管4，所述海绵层3和导热套管4之间设有加热丝，所述导热套管4四周设有用于排水的导水孔5，所述加热丝为电阻丝6或者加热光纤，具体本实施例中采用电阻丝6，所述导热套管4内设有温度传感器和温控器，温控器根据温度传感器情况来控制电加热层的通电或断电，维持导热套管4内温度大于零度。

作为一种具体实施例，如图3所示，所述海绵层3由多孔吸水海绵制成，所述加热丝为螺旋缠绕在多孔吸水海绵上的电阻丝6。

所述导热套管4采用金属材料制成，导热套管4表面涂覆疏水涂层，所述导热套管4上的透水孔8至少有两排，其中一排位于斜拉索1上表面，一排位于斜拉索1下表面。

作为一种具体实施例，所述导热套管4两端设有可拆卸的端盖7，如图4所示，所述端盖7中部设有供斜拉索1穿过的通孔10，端盖7通过螺纹9配合与导热套管4相连，所述端盖7上设有透水孔8，所述端盖7上的透水孔8为月牙型，端盖7一方面有利于套管内水的流出，另一方面防止灰尘进入堵塞导热套管4。

作为一种优选实施例，所述导热套管4上的导水孔5的孔径不超过斜拉索1的半径，两相邻导水孔5中心的间距不小于两孔直径之和的2倍且最小距离不小于5cm。实际开孔大小可根据所在地区气候决定，在降雨量大和结冰严重地区可适当增大孔径的大小和开孔率。

作为一种优选实施例，所述导热套管4和海绵层3分段设置在斜拉索1上，每段导热套管4两端均通过端盖7封闭，所述加热丝为沿着斜拉索1分布的一整根。

作为一种优选实施例，所述导热套管4和海绵层3分段设置在斜拉索上，每段导热套管4两端均通过端盖封闭，所述加热丝为沿着斜拉索分布的一整根。

作为一种优选实施例，由于产生风雨激振的主要是斜拉索1的中部，因此斜拉索1上不需要全程设置防风雨激振装置，所以仅仅在斜拉索中部位置安装所述防风雨激振装置，既可以达到防止风雨激振的作用，又可以降低成本。

一种防风雨激振装置施工方法，包括以下步骤：

步骤1、在工厂制作斜拉索1时，在斜拉索1表面环绕护套管2；

步骤2、在护套管2表面缠绕并绑扎多孔吸水海绵；

步骤3、在多孔吸水海绵上螺旋缠绕电阻丝6；

步骤4、用事先预制导水孔5的导热套管4套在绑扎好多孔吸水海绵的斜拉索1上；

步骤5、预先制作与导热套管4同直径大小的端盖7，在导热套管4两端分别盖上套管盖；

步骤6、将工厂制作好的斜拉索1及防风雨激振装置随桥梁施工安装。

本发明使用和工作原理如下：

使用时，将预先制作的导热套管4安装在包覆有吸水海绵的斜拉索1表面，导水孔5在雨水和覆冰融化成水后起导流作用，导水率的多少取决于孔径的大小，而导热套管4上表面打的孔有效的防止了上水线的形成，而包覆在斜拉索1外表面的多孔吸水海绵，可在吸水之后(饱水海绵水体在波动过程中，在海绵的空隙内穿梭，摩擦阻力更大，减振效率更高)在一定程度上也可减小斜拉索1的振动，如遇持续下雨使海绵内积水过多一部分水可直接通过端盖7的透水孔8排出，防止水线形成原理如下：

当雨水随着斜拉索1表面往下流动时，斜拉索1上表面的水经过导水孔5被海绵层3吸收，当海绵层3没有饱和时，斜拉索1表面自然没有水线形成，当海绵层3饱和以后，斜拉索1在风力作用下不可避免的发生振动，也就是对导热套管4内海绵层3产生挤压作用，被挤压的海绵将水释放，被释放的水在重力作用下通过导热套管4下表面的导水孔5落下，而挤压后的海绵已经不饱和，可以继续吸收经过导水孔5进入的水，有效的防止了斜拉索1上表面的水线形成，而斜拉索1上表面的水线是影响斜拉索1激振的关键因素，因此防止上水线形成，可以有效抑制斜拉索1风雨激振现象；对于斜拉索1下表面，由于导水孔5存在，水先是被导水孔5内海绵吸收，然后被挤压从导水孔5中落下，由于导水孔5的存在，也无法在斜拉索1下表面形成连续的水线，也可以大大减少风雨激振现象，另外设置与导热套管4四周的导水孔5，即使不能起到排水作用还可以起到排水汽的作用。

在寒冷条件下，斜拉索1外表面结冰即可通过电加热丝使覆冰融化成水，防止斜拉索1表面覆冰掉落对桥上来往车辆的影响。最终达到减小风雨激振对斜拉索1的影响并能起到融雪化冰的效果。

Claims (10)

1.一种用于斜拉索的防风雨激振装置，其特征在于：包括从内至外依次包裹在斜拉索上的护套管、海绵层和导热套管，所述海绵层和导热套管之间设有加热丝，所述导热套管四周设有用于排水的导水孔。

2.如权利要求1所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述加热丝为电阻丝或者加热光纤，所述导热套管内设有温度传感器和温控器，利用温控器维持导热套管内温度大于零度。

3.如权利要求2所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述导热套管两端设有可拆卸的端盖，所述端盖中部设有供斜拉索穿过的通孔，端盖通过螺纹配合与导热套管相连，所述端盖上设有透水孔。

4.如权利要求3所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述海绵层由多孔吸水海绵制成。

5.如权利要求3所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述导热套管采用金属材料制成，导热套管表面涂覆疏水涂层，所述导热套管上的透水孔至少有两排，其中一排位于斜拉索上表面，一排位于斜拉索下表面。

6.如权利要求3所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述导热套管上的导水孔的孔径不超过斜拉索的半径，两相邻导水孔中心的间距不小于两孔直径之和的2倍且不小于5cm。

7.如权利要求2-6任意一项所述的防风雨激振装置，其特征在于：所述导热套管和海绵层分段设置在斜拉索上，每段导热套管两端均通过端盖封闭，所述加热丝为沿着斜拉索分布的一整根。

8.一种权利要求3所述防风雨激振装置施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在工厂制作斜拉索时，在斜拉索表面环绕护套管；

步骤2、在护套管表面缠绕并绑扎多孔吸水海绵；

步骤3、在多孔吸水海绵上螺旋缠绕电阻丝；

步骤4、用事先预制导水孔的导热套管套在绑扎好多孔吸水海绵的斜拉索上；

步骤5、预先制作与导热套管同直径大小的端盖，在导热套管两端分别盖上套管盖；

步骤6、将工厂制作好的斜拉索及防风雨激振装置随桥梁施工安装。

9.如权利要求8所述防风雨激振装置施工方法，其特征在于：所述防风雨激振装置安装在斜拉索中部位置。

10.如权利要求8所述防风雨激振装置施工方法，其特征在于：所述端盖上的透水孔为月牙型。

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