CN112012106B - 一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，包括上层卡箍、膜结构、下层卡箍以及用于撑起膜结构的骨架组件，上层卡箍安装在拉索护管的外壁上，上层卡箍与拉索护管接触处设置有上密封圈，膜结构包括相连接的上层膜结构和下层膜结构，上层膜结构的自由端与上层卡箍相连接，下层膜结构的自由端与下层卡箍相连接，下层卡箍安装在预埋管的外壁上，下层卡箍与预埋管的接触处设置有下密封圈，骨架组件的一端与上层卡箍相铰接，骨架组件的另一端通过弹簧组件与下层卡箍相连接。本发明防水密封性和耐腐蚀性好，避免了拉索振动造成的短期或长期的潜在结构破坏，可拉伸膜结构和转动骨架能够适应拉索振动产生的形位变化，规避拉索振动产生的病害。

Description

一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩

技术领域

本发明涉及桥梁防护技术领域，尤其涉及一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩。

背景技术

随着斜拉桥跨度的不断增大，斜拉索的长度也越来越长，细长的拉索本身由于结构阻尼小，受到的风致作用随之凸显。常见的拉索的风致振动形式主要有涡激振动、风雨激振、尾流弛振和参数振动等。涡激振动表现为拉索因漩涡脱落所产生的周期性涡激力引发的共振，是具有自激特性的受迫振动，此时漩涡脱落频率与拉索频率一致，当涡激共振在某一风速锁定区发生时，可以激起弯曲振动或扭转振动，但振动幅值有限不会发散。风雨激振表现为拉索在气流中因风雨作用下水线改变其原有截面形态后引起的振动，是拉索与风和雨三者之间相互作用的结果，此时频率成分较多且多模态同时激振，当风雨激振发生时，拉索失去气动稳定性，引起的振动幅值远大于其他风致振动。尾流弛振表现为下风向拉索因上风向拉索的尾流作用引起的振动现象，在两根拉索布置间隔较近时可能发生，此时振动主要为第一阶，当尾流弛振发生时，靠近拉索中段的振动幅值最大。参数振动表现为某根拉索自振频率与桥梁某阶振型相近时引起的振动，是系统的线性内部共振，当参数振动发生时，受桥塔和桥面振动牵制，振动幅值有限。

防水罩作为拉索使用过程中的重要的防水装置，多为不锈钢卷制，在连接处进行焊接或设计有橡胶条进行密封。防水罩本身使用年限受环境作用和材料腐蚀因素外，拉索振动是一种会快速削减其使用寿命的不利因素。拉索振动在实际桥梁运营过程中十分常见，振动幅值受上述风致作用的形式不同而有所不同，但无一例外都会给拉索的密封构件带来损伤，甚至造成结构破坏。虽然从根本上说抑制住拉索振动是最终的途径，但这一点在现实中无法实现。如今大桥管理中会利用一些阻尼减震装置来抑制风致作用，但也仅仅只是作为一种防护手段减小拉索的振动，拉索长期的振动势必会对拉索的防水装置产生不利影响。

目前，常用的对于保护防水罩免受振动损伤的措施比如橡胶罩体，其表面虽然涂覆有防水涂层，起到一定的防腐蚀的作用，但是由于材料本身原因，耐久性不佳，随着拉索振动、环境作用和使用时间的变长会逐渐老化从而失去作用。这种防水罩措施的效果实际有限，使用寿命较短，维护成本较高，而且当其内部腐蚀后不易察觉，导致表面依旧但密封性已大不如前，雨水可能已顺着索体流入底部锚腔从而引发更严重的后果。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，包括上层卡箍、膜结构、下层卡箍以及用于撑起所述膜结构的骨架组件，所述上层卡箍安装在拉索护管的外壁上，所述上层卡箍与拉索护管接触处设置有上密封圈，所述膜结构包括相连接的上层膜结构和下层膜结构，所述上层膜结构的自由端与所述上层卡箍相连接，所述下层膜结构的自由端与所述下层卡箍相连接，所述下层卡箍安装在预埋管的外壁上，所述下层卡箍与预埋管的接触处设置有下密封圈，所述骨架组件的一端与所述上层卡箍相铰接，所述骨架组件的另一端通过弹簧组件与所述下层卡箍相连接，所述上层卡箍上沿周向间隔设置有多个上支座，所述骨架组件包括沿周向间隔设置的多个骨架，所述下层卡箍上沿周向间隔设置有多个下支座，所述弹簧组件包括沿周向间隔设置的多个弹簧，每个所述骨架的一端与所述上支座相铰接，每个所述骨架的另一端与弹簧的一端相连接，所述弹簧的另一端与所述下支座相连接。

作为本发明的进一步改进，所述上层卡箍、上支座以及上层膜结构围成的空腔内设置有中密封圈。

作为本发明的进一步改进，所述上层膜结构、下层膜结构均为双层膜结构。

作为本发明的进一步改进，所述上层膜结构呈锥形，所述下层膜结构呈倒锥形。

作为本发明的进一步改进，所述上层膜结构、下层膜结构均采用复合材料制成。

作为本发明的进一步改进，所述上层膜结构、下层膜结构一体成型连接。

作为本发明的进一步改进，所述上层膜结构与下层膜结构连接处设置有引流组件。

作为本发明的进一步改进，所述引流组件包括沿周向间隔设置的多个引流条。

作为本发明的进一步改进，所述骨架采用不锈钢材质制成。

本发明的有益效果是：

本发明通过使用双层膜结构的柔性防水罩，增强了结构的受力性能，防水密封性和耐久耐腐蚀性能好，同时有效避免了拉索常见的各种因素造成的振动现象可能会造成的短期或长期的潜在结构破坏，其可拉伸膜结构和转动骨架能够适应拉索振动产生的形位变化，允许一定幅值的拉索振动，有效规避拉索振动产生的病害，性能出色，结构简单，使用寿命长，后期维护成本低，具有相当广阔的市场应用价值。

说明书附图

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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的优选实施例的俯视图；

图3为本发明的优选实施例布置在预埋管和拉索护套上的结构示意图；

图4为图3中A的放大示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

如图1、图2所示，一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，包括上层卡箍10、膜结构12、下层卡箍14以及用于撑起膜结构12的骨架组件，上层卡箍10安装在拉索护管16的外壁上，上层卡箍10与拉索护管16接触处设置有上密封圈18，膜结构12具有一定的拉伸性，膜结构12包括相连接的上层膜结构20和下层膜结构22，上层膜结构20的自由端与上层卡箍10相连接，下层膜结构22的自由端与下层卡箍14相连接，下层卡箍14安装在预埋管24的外壁上，下层卡箍14与预埋管24的接触处设置有下密封圈26，骨架组件的一端与上层卡箍10相铰接，骨架组件的另一端通过弹簧组件与下层卡箍14相连接。

本发明优选上层卡箍10上沿周向间隔设置有多个上支座28，骨架组件包括沿周向间隔设置的多个骨架30，下层卡箍14上沿周向间隔设置有多个下支座32，弹簧组件包括沿周向间隔设置的多个弹簧34，每个骨架30的一端与上支座28相铰接，每个骨架30的另一端与弹簧34的一端相连接，弹簧34的另一端与下支座32相连接。进一步优选每个骨架30的另一端与弹簧34的一端相铰接，弹簧34的另一端与下支座32相铰接，提高缓冲性能。进一步优选骨架30采用不锈钢材质制成。

为了提高防水密封性，本发明优选上层卡箍10、上支座28以及上层膜结构20围成的空腔内设置有中密封圈35。

本发明优选上层膜结构20、下层膜结构22均为双层膜结构，抗风性强，能够很好地适应桥面风环境，上层膜结构20包括内上层膜结构36、外上层膜结构38，下层膜结构22包括内下层膜结构40、外下层膜结构42。

为了避免雨水的聚集，同时能够提高抗风性，本发明优选上层膜结构20呈锥形，下层膜结构22呈倒锥形。

本发明优选上层膜结构20、下层膜结构22均采用复合材料制成，耐久防腐性能好，避免受季节温度影响。进一步地，内上层膜结构36、外上层膜结构38、内下层膜结构40、外下层膜结构42均采用聚酯纤维和聚氯乙烯复合而成，但并不局限于此种方式，内上层膜结构36、外上层膜结构38、内下层膜结构40、外下层膜结构42也可以采用玻璃纤维和聚氯乙烯复合而成，或者采用聚酯纤维和聚四氯乙烯复合而成。

为了进一步提高膜结构12的强度和使用寿命，提高抗风性能，本发明优选上层膜结构20、下层膜结构22一体成型连接。

本发明优选上层卡箍10包括多个上弧形卡箍，每个上弧形卡箍包括上弧形卡箍本体44、设置在上弧形卡箍本体44上的两个上支耳46，内上层膜结构36、外上层膜结构38的顶部均塞入相邻两个上弧形卡箍之间，通过第一螺栓（图中未示出）、相邻上弧形卡箍本体44、相邻上支耳46配合将内上层膜结构36、外上层膜结构38夹住并锁紧，实现上层膜结构20稳固在上层卡箍10上。本发明优选下层卡箍14包括多个下弧形卡箍，每个下弧形卡箍包括下弧形卡箍本体48、设置在下弧形卡箍本体48上的两个下支耳50，内下层膜结构40、外下层膜结构42的底部均塞入相邻两个下弧形卡箍之间，通过第二螺栓、相邻下弧形卡箍本体48、相邻下支耳50配合将内下层膜结构40、外下层膜结构42夹住并锁紧，实现下层膜结构22稳固在下层卡箍14上。

为了进一步提高膜结构12的强度，本发明优选内上层膜结构36与内下层膜结构40连接处、上层外膜38与下层外膜42连接处之间连接有多个加强件52。

本发明优选上层膜结构20与下层膜结构22连接处设置有引流组件。进一步优选引流组件包括沿周向间隔设置的多个引流条54，通过多个引流条54将雨水迅速从预埋管24的外壁流向地面，多个引流条54设置在上层外膜38与下层外膜42连接处。

如图3、图4所示，预埋管24埋设于主梁56内，拉索护管16下部位于预埋管24内，拉索护管16套设在多个拉索58外，拉索护管16下端、多个拉索58下端均与锚固于主梁56内的锚具60固定连接。拉索护管16为HDPE材质。当拉索58和拉索护管16轴线保持在预埋管24中心时，本发明的柔性防水罩通过上密封圈18、中密封圈35以及下密封圈26的设置，具有良好的防水密封性能，同时设置的膜结构12的柔性防水罩具有良好的抗风性能，能够很好地适应桥面风环境。当拉索58发生振动时，拉索58和外部护管16轴线将偏离预埋管24中心，此时柔性防水罩内的多个骨架30由弹簧34起到缓冲作用，随拉索58振动偏离轴线方向发生小幅可控的偏转，膜结构12的强度和良好的受力性能允许一定的拉伸变形，使得拉索58振动不会对柔性防水罩产生结构破坏，同时柔性防水罩也不会对预埋管24的管壁产生较大的结构应力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，包括上层卡箍、膜结构、下层卡箍以及用于撑起所述膜结构的骨架组件，所述上层卡箍安装在拉索护管的外壁上，所述上层卡箍与拉索护管接触处设置有上密封圈，所述膜结构包括相连接的上层膜结构和下层膜结构，所述上层膜结构的自由端与所述上层卡箍相连接，所述下层膜结构的自由端与所述下层卡箍相连接，所述下层卡箍安装在预埋管的外壁上，所述下层卡箍与预埋管的接触处设置有下密封圈，所述骨架组件的一端与所述上层卡箍相铰接，所述骨架组件的另一端通过弹簧组件与所述下层卡箍相连接，所述上层卡箍上沿周向间隔设置有多个上支座，所述骨架组件包括沿周向间隔设置的多个骨架，所述下层卡箍上沿周向间隔设置有多个下支座，所述弹簧组件包括沿周向间隔设置的多个弹簧，每个所述骨架的一端与所述上支座相铰接，每个所述骨架的另一端与弹簧的一端相连接，所述弹簧的另一端与所述下支座相连接。

2.根据权利要求1所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层卡箍、上支座以及上层膜结构围成的空腔内设置有中密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层膜结构、下层膜结构均为双层膜结构。

4.根据权利要求3所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层膜结构呈锥形，所述下层膜结构呈倒锥形。

5.根据权利要求4所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层膜结构、下层膜结构均采用复合材料制成。

6.根据权利要求4或所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层膜结构、下层膜结构一体成型连接。

7.根据权利要求6所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述上层膜结构与下层膜结构连接处设置有引流组件。

8.根据权利要求7所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述引流组件包括沿周向间隔设置的多个引流条。

9.根据权利要求1所述的一种免受桥梁拉索振动病害的柔性防水罩，其特征在于，所述骨架采用不锈钢材质制成。

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