CN208280014U - 一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，包括索体、设置在索体两端的第一索夹机构和第二索夹机构，索体包括护套和钢丝束，索体内钢丝与钢丝之间、钢丝束与护套之间形成索体走气通道a，第一索夹机构中的第一锚杯内成型有进气室，进气室能够外接气源，第一锚杯内布置有进气管，该进气管的入口与进气室连通、穿过锚固区域后出口与所述索体走气通道a贯通；所述第二锚杯内成型有出气室，出气室能够连通外部，第二锚杯内布置有出气管，该出气管的入口与索体走气通道a贯通、穿过锚固区域后出口连通所述出气室。智能检测索体内的温湿度，自动充入干空气或者氮气，保证索体内的钢丝始终处于干燥的环境。

Description

一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索

技术领域

本实用新型涉及悬索桥的智能化吊索结构，具体涉及一种可感知吊索索体内的温湿度，并根据湿度情况来自动充入干空气或者氮气，减缓索体内钢丝腐蚀的吊索结构。

背景技术

悬索桥是指以悬索为主要承重构件的桥梁结构，其主要构造包括：基础、塔、缆、锚碇、吊索、加劲梁及桥面。悬索桥的主要受力特征是：荷载由吊索传至主缆，再由主缆传至主塔和锚碇，传力途径简捷、明确。悬索桥是大跨桥梁的主要形式，因其主要杆件受拉力，材料利用效率最高，更由于近代悬索桥的主缆采用高强钢丝，与其它形式的桥梁相比，修建这种类型桥梁更经济合理。吊索是悬索桥结构中最主要的承重构件之一，其由若干根高强镀锌或者锌铝合金镀层钢丝组成，但由于长期暴露在风雨、潮湿及被污染的自然环境中，经受着各种不利环境的侵蚀及动载和静载作用，易产生锈蚀，从而危及悬索桥的安全。以往的悬索桥吊索设计寿命是20年到30年，在整个悬索桥寿命期内需要更换5到10次，更换会影响交通和安全。

桥梁横跨各类大江、大河、山川、海湾，连接陆地和岛屿，地理位置千变万化，气候条件复杂，腐蚀环境也各不相同。桥梁的腐蚀环境主要有大气腐蚀、水介质腐蚀和土壤腐蚀三种。对于悬索桥吊索来说，涉及到的腐蚀环境主要为大气腐蚀。大气腐蚀是金属表面水膜(电解质膜)层下的电化学腐蚀过程。水膜是由于空气中相对湿度大于一定数值时，空气中水分在金属表面吸附凝聚及溶解空气中的污染物而形成的。由于金属表面水膜很薄，氧气易于达到阴极表面，氧的平衡电位又较氢正，因此金属大气腐蚀的阴极是氧去极化作用过程，阳极是金属腐蚀过程。

大气腐蚀的分类多种多样。有按地理和空气中含有微量元素的情况(工业、海洋和农村)分类；有按气候(热带、湿热带、温带等)分类；也有按水汽在金属表面的附着状态分类。从腐蚀条件看，大气的主要成分是水和氧，而大气中的水汽是决定大气腐蚀速度和历程的主要因素。水汽在大气中的含量通常以空气相对湿度来表示，当空气中相对湿度达到100％时，水汽凝结为水滴，降落或凝聚在金属表面形成肉眼可见的水膜；即使相对湿度小于100％时，由于毛细管的凝聚吸附作用，水汽也可以在金属表面凝聚成很薄的肉眼不可见的水膜。正是由于这层水膜的存在，它能溶解空气中的氧气、盐分和污染气体等，构成腐蚀电解质存在于金属表面，促使金属以不同腐蚀速率遭受腐蚀。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种可延长吊索索体使用寿命的的智能化吊索结构，通过在悬索桥吊索结构中索体中充入干燥气体，干燥空气或氩气充满整个索体内腔，显著改善钢丝的腐蚀状态，减小更换频次。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种可充入干燥气体的悬索桥用吊索结构，包括索体、设置在索体两端的第一索夹机构和第二索夹机构，索体包括护套和钢丝束，第一索夹机构包括第二连接筒、第一锚杯、第一叉耳，第二索夹机构包括第二连接筒、第二锚杯、第二叉耳。

索体内钢丝与钢丝之间、钢丝束与护套之间形成索体走气通道a，所述第一锚杯内成型有进气室，进气室能够外接气源，第一锚杯内布置有进气管，该进气管的入口与进气室连通、穿过锚固区域后出口与所述索体走气通道a贯通；所述第二锚杯内成型有出气室，出气室能够连通外部，第二锚杯内布置有出气管，该出气管的入口与索体走气通道a贯通、穿过锚固区域后出口连通所述出气室。

具体地，第一连接筒与索体的护套密封连接，索体端部的钢丝束剥除护套穿过第一连接筒并锚固在第一锚杯内，第一锚杯内的钢丝束呈分散扫帚状，进气管设置在钢丝束的外周，灌铸材料(灌铸锌铜合金或者环氧铁砂混合物)与钢丝束、进气管形成一个锥体，与第一锚杯的内锥腔表面密切贴合。

具体地，第一连接筒内钢丝束与浇铸材料(浇铸环氧填充材料)形成圆柱体，并与第一连接筒内壁之间构成空隙，从锚杯延伸出来的进气管穿过前述空隙再通到索体走气通道a。连接筒内浇注的是强度更高环氧材料，不便于让进气管和钢丝束一起浇注。另外，考虑到实际锚杯内的锚铸和连接筒内的浇注是不先关的工艺，也不便于将进气管进行全埋填。而且，本申请设计进气管从连接筒的内周壁空隙进行走管，也有利于干燥气体对索体走气通道合理布气，避免出现死角。

较好的设置是，所述出气管在第二索夹机构内的布置结构与进气管在第一索夹机构内的布置结构对应一致，便于进气和出气通顺。

较好的设置是，所述进气管和出气管分别有若干个，分别均匀的布置在钢丝束的外侧。本申请进出气管的实际根数可根据索体规格适应性设计，钢丝直径越小、索体规格越大，则进出气管可相应的多布置。

再来，为了实现更好的监控，第一锚杯和或第二锚杯上预留螺纹孔上设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器用于对索体内部的温湿度进行监控，从而来确定充气的开启或关闭。经过试验，本申请的充气式干燥方式，能够将索体内的80％的湿度降低到10％，效果非常显著。

本申请针对温湿度传感器的设计是，在锚杯上预留螺纹孔，用于可拆卸式安装螺纹式温湿度传感器，螺纹孔的开设位置要有利于温湿度传感器对索体内部进行有效探测。

优选地，所述螺纹式温湿度传感器可永久连接在锚杯上，仪表显示系统接线可与全桥监控系统相连接；也可以根据温湿度监测的需要，在测试时临时连接在锚杯上，与单独的温湿度检测仪或者监控系统相连接，对于临时连接的情况，锚杯上的螺纹孔需要采用螺栓进行堵漏密封，防止该部位漏气或者进水。

此外，本申请索体的护套为聚乙烯护套，钢丝束是由若干5～7mm规格的镀锌或者锌铝合金镀层钢丝经过3～4度的扭绞构成，钢丝镀层质量不小于300g/m²。钢丝的技术要求如下表所示

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本申请为了提高吊索索体更具体是指钢丝束的寿命，设计了一种新型的吊索结构，实现了通过充入干燥气体，空气或氩气，保证护套内的干燥，索体内湿度可降低至10％，有效减缓钢丝的腐蚀，钢丝通过热挤聚乙烯护套封闭在干燥空间内，其理论寿命在200年以上。

通过温湿度感应器的设置，并将数据与大桥电气系统连接，实现了自动感应不同气候下索体内的温湿度，通过设置上下临界值，当实时数据达到上临界值时自动开启充气功能，向索体内充入干燥空气或氩气，降低索体内的湿度；当实时数据降至临界值以下时自动关停充气功能，实现了对吊索索体内温湿度的智能控制。

附图说明

图1为本实用新型实施例中索体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中吊索进水端的简视图，图中进水管为三根；

图3为本图2中的AA剖视图；

图4为本图2中的BB剖视图；

图5为本图2中的CC剖视图；

图6为本图2中的DD剖视图；

图7为本实用新型实施例中吊索的结构示意图；

图8为图7中温湿度部位的局部放大图。

钢丝1、护套2、进气管3、出气管4、温湿度传感器6、防水弯管7、第一连接筒401、第一锚杯402、第一叉耳403、密封压环(404、504)、锥形铸体405、进气口406、第二连接筒501、第二锚杯502、第二叉耳503、排气口506。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，吊索索体是将若干5mm～7mm规格的高强度镀锌或者锌铝合金镀层钢丝2经过3—4度的扭绞，并热挤双层耐久型高密度聚乙烯护套2形成吊索索体，其中钢丝束承担吊索的荷载。钢丝的使用要求要满足上表。索体内钢丝与钢丝之间、钢丝束与聚乙烯护套之间的空隙形成索体走气通道a，索体走气通道a前后贯通。

索体两端对应设置第一索夹机构和第二索夹机构，第一索夹机构包括第一连接筒401、第一锚杯402、第一叉耳403，第二索夹机构包括第二连接筒501、第二锚杯502、第二叉耳503，其中连接筒是作为对应端锚杯与索体的过渡结构，连接筒与索体的连接部位设置密封压环(404、504)。

悬索桥热挤聚乙烯吊索锚固采用热铸锚和冷铸锚。其特点都是将钢丝分散成扫帚状，然后灌铸锌铜合金或者环氧铁砂混合物，灌注材料与钢丝形成一个锥形铸体405，与锚具的内锥腔表面密切贴合。连接筒内浇铸环氧填充材料，形成圆柱体，与连接筒的内壁保留环向间隙，连接筒端部采用密封胶圈，形成全密封吊索结构。吊索锚杯锥体的外端再加工一段内螺纹，通过该内螺纹与叉耳外螺纹连接。叉耳再与悬索桥索夹和梁端连接。

为了实现向索体内充入干燥气体的结构设计具体如下：

第一锚杯402内成型有进气室，进气室设置有进气口406用于外接气源，同时在锚杯上设置能够将进气室内积水排出的防水弯管7，第一锚杯402内布置有三跟进气管3，进气管3分布在钢丝束的外周，并与钢丝束一起锚固而埋设在铸体505内，入口与进气室连通、穿过锚固区域后在穿过连接筒的环形空隙再接通到索体走气通道a。第二锚杯 502内成型有出气室，在第二锚杯502上设置有连通出气室和外部的排气口506，同进气室一样，第二锚杯上设置能够将出气室内积水排出的防水弯管7，第二锚杯502内布置有出气管4，出气管4布置方式与进气管3相似，出气管4的入口与索体走气通道a 贯通，穿过第二连接筒501的环形空隙后、穿过第二锚杯502的锚固区域连通出气室。

通过以上设计即可实现从第一锚杯进气，第二锚杯出气，干燥气体流通整个索体这一技术目的。本实施例涉及的进气管3、出气管4选用厚度为0.5mm～2mm、直径为5mm 到10mm的316L不锈钢管道(可使用其他管道，但抗腐蚀寿命不得小316L不锈钢)。

为了监控吊索索体内(索体走气通道a)的温湿度，在进气端锚杯(第一锚杯402)上设置有温湿度传感器6，第一锚杯上预留螺纹孔，用于可拆卸式安装螺纹式温湿度传感器。螺纹式温湿度传感器可永久连接在锚杯上，仪表显示系统接线可与全桥监控系统相连接；也可以根据温湿度监测的需要，在测试时临时连接在第一锚杯上，与单独的温湿度检测仪或者监控系统相连接，对于临时连接的情况，锚杯上的螺纹孔需要采用螺栓进行堵漏密封，防止该部位漏气或者进水。

吊索上端锚杯和叉耳连接部位采用防水盖、硅胶等材料进行密封，防止气体泄漏。

上述吊索结构能够对索体内的温湿度进行实时监控，并将监测数据传输到大桥控制中心，控制中心根据吊索索体内的温度和湿度情况自动开启充气功能，及时向索体内充入干空气或者氮气，能够将索内湿度由100％降低至40％以下，保证索体内始终保持干燥的状态。

除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，包括索体、分别设置在索体两端的第一索夹机构和第二索夹机构，所述索体包括护套和钢丝束，所述第一索夹机构包括第一连接筒、第一锚杯、第一叉耳，所述第二索夹机构包括第二连接筒、第二锚杯、第二叉耳，

其特征在于：索体内钢丝与钢丝之间、钢丝束与护套之间形成索体走气通道a，所述第一锚杯内成型有进气室，进气室能够外接气源，第一锚杯内布置有进气管，该进气管的入口与进气室连通、穿过锚固区域后出口与所述索体走气通道a贯通；所述第二锚杯内成型有出气室，出气室能够连通外部，第二锚杯内布置有出气管，该出气管的入口与索体走气通道a贯通、穿过锚固区域后出口连通所述出气室。

2.根据权利要求1所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：第一连接筒与索体的护套密封连接，索体端部的钢丝束剥除护套穿过第一连接筒并锚固在第一锚杯内，第一锚杯内的钢丝束呈分散扫帚状，进气管设置在钢丝束的外周，灌铸材料与钢丝束、进气管形成一个锥体，与第一锚杯的内锥腔表面密切贴合。

3.根据权利要求2所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：第一连接筒内钢丝束与浇铸材料形成圆柱体，并与第一连接筒内壁之间构成空隙，从锚杯延伸出来的进气管穿过前述空隙再通到索体走气通道a。

4.根据权利要求1所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述出气管在第二索夹机构内的布置结构与进气管在第一索夹机构内的布置结构对应一致。

5.根据权利要求1所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述进气管和出气管分别有若干个，分别均匀的布置在钢丝束的外侧。

6.根据权利要求1所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述第一锚杯上设置有温湿度传感器，所述温湿度传感器用于对索体内部的温湿度进行监控。

7.根据权利要求6所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述第一锚杯和或第二锚杯上预留螺纹孔，用于可拆卸式安装螺纹式温湿度传感器。

8.根据权利要求7所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述螺纹式温湿度传感器可永久连接在锚杯上，仪表显示系统接线可与全桥监控系统相连接；或者根据温湿度监测的需要，在测试时临时连接在第一锚杯上，与单独的温湿度检测仪或者监控系统相连接，对于临时连接的情况，锚杯上的螺纹孔需要采用螺栓进行堵漏密封，防止该部位漏气或者进水。

9.根据权利要求1所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述护套为聚乙烯护套，所述钢丝束是由若干5～7mm规格的镀锌或者锌铝合金镀层钢丝经过3度～4度的扭绞构成。

10.根据权利要求9所述的可感知并降低吊索索体内湿度的智能化吊索，其特征在于：所述镀锌或者锌铝合金镀层钢丝的镀层质量不小于300g/m²。