CN212000633U - 一种隔热抗火型悬索桥主缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种隔热抗火型悬索桥主缆，所述主缆包括主缆本体(1)和多个索夹(11)，所述主缆本体(1)由多组索股平行设置而成，多个索夹(11)沿主缆的长度方向间隔布置在主缆本体(1)外侧，所述主缆本体(1)和索夹(11)之间自内向外依次设有底漆层(2)、缠绕钢丝层(4)、中间漆层(5)、面漆层(7)和玄武岩纤维防火层(9)。与现有技术相比，本实用新型不仅结构合理、有很强的承载力，而且还具有很好的隔热抗火效果，在1100℃环境下，主缆本体中的镀锌钢丝表面温度不超过300℃并持续至少120min。

Description

一种隔热抗火型悬索桥主缆

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程领域，具体涉及一种隔热抗火型悬索桥主缆。

背景技术

悬索桥是重要的交通通道，其中，主缆作为悬索桥中最重要的受力构件，承担了全桥上部结构所有的静载和动载，是悬索桥的生命线，主缆的寿命决定了整个悬索桥的使用寿命。考虑到悬索桥在服役期间会遇到各种灾害，比如洪水、火灾等，尤其是发生汽车燃烧突发事件，不仅会造成人员重大伤亡，桥梁交通陷入瘫痪，而且温度升高会使主缆的抗拉极限承载力和弹性模量均会大幅度下降，使得悬索桥的使用寿命大幅度降低。

专利CN208594481U公开了一种应用于悬索桥主缆防腐保温中的气凝胶，主缆在任意两个相邻的索夹之间的主缆段外圈向外依次设置有气凝胶层、缠绕钢丝层、底漆层、中间漆层、面漆层；气凝胶层的外圈沿着主缆的轴向设置有等距布置的环形凹槽；气凝胶层采用气凝胶毡，气凝胶毡沿着主缆外圈斜向布置。该结构的主缆减少了温度效应对主缆安全系数的影响，延长了主缆的使用寿命。然而，该主缆所具有的隔热保温功能仅针对因外界日照温差(最大仅约20℃)而造成的温度不均，而汽车火灾作用下引起的主缆表面急剧升温可能导致主缆内外最大1000℃以上的温差，此时该主缆起到的隔热作用便微乎其微。

玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一，实现了工业化生产。玄武岩纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。这种生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，且玄武岩纤维产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，是一种名副其实的绿色、环保材料。

目前，玄武岩纤维已被制作成防火布，比如公开号为CN105776878B的专利，便是一种由玄武岩纤维布经表面涂层后制得的玄武岩纤维防火布，该玄武岩纤维防火布不仅具有优良的耐低温和耐高温性能，而且还具有低容量、低导热、抗热震、耐化学腐蚀、拉伸强度和弹性模量高等优点。目前，如何在悬索桥主缆中使用玄武岩纤维复合材料是亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题而提供一种隔热抗火型悬索桥主缆，该主缆不仅有很强的承载力，而且还具有很好的隔热抗火效果。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种隔热抗火型悬索桥主缆，所述主缆包括主缆本体和多个索夹，所述主缆本体由多组索股平行设置而成，多个索夹沿主缆的长度方向间隔布置在主缆本体外侧，所述主缆本体和索夹之间自内向外依次设有底漆层、缠绕钢丝层、中间漆层、面漆层和玄武岩纤维防火层。底漆层采用磷化底漆涂覆得到，中间漆层采用环氧底漆涂覆得到，面漆层采用防护面漆涂覆得到，玄武岩纤维防火层采用以玄武岩纤维复合材料作为原材料制成的防火布缠绕包裹得到，磷化底漆、环氧底漆和防护面漆采用市售产品即可，防火布根据专利CN105776878B制备得到。

进一步地，所述底漆层和缠绕钢丝层之间填充有腻子层。由于缠绕钢丝层是由钢丝缠绕而成的，因此底漆层和缠绕钢丝层之间存在空隙，在该空隙间填充腻子层可使底漆层和缠绕钢丝层之间平整，腻子层采用不干性防护腻子填充得到，不干性防护腻子采用市售产品即可。

进一步地，所述缠绕钢丝层由多根镀锌钢丝沿主缆的长度方向平行缠绕而成，所述镀锌钢丝表面设有辅助漆层。该镀锌钢丝的公称抗拉强度为1670MPa，所述辅助漆层采用磷化底漆涂覆得到，磷化底漆采用市售产品即可。

进一步地，所述缠绕钢丝层的厚度为3.5-4.5mm。进一步优选地，所述缠绕钢丝层的厚度为4mm。

进一步地，所述中间漆层和面漆层之间设有密封层。密封层采用聚硫密封剂涂覆得到，聚硫密封剂采用市售产品即可。

进一步地，所述面漆层和玄武岩纤维防火层之间设有粘接层。粘接层采用阻燃式环氧树脂粘接剂涂覆得到，该粘接层起自粘作用。阻燃式环氧树脂粘接剂采用市售产品即可。

进一步地，所述玄武岩纤维防火层和索夹之间设有胶结漆层。胶结漆层采用胶结氟碳漆涂覆得到，胶结氟碳漆采用市售产品即可。

进一步地，所述玄武岩纤维防火层的厚度为7-30mm。

进一步地，每组索股由120-140根镀锌钢丝组成，所述镀锌钢丝的直径为4.8-5.6mm。进一步优选地，每组索股由127根镀锌钢丝组成，所述镀锌钢丝的直径为5.2mm。

进一步地，所述索股为六边形结构，多组索股在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后为圆形。

与现有技术相比，本实用新型是在主缆中设置玄武岩纤维防火层，该玄武岩纤维防火布不仅具有优良的耐低温和耐高温性能，而且还具有低容量、低导热、抗热震、耐化学腐蚀、拉伸强度和弹性模量高等优点，使得主缆不仅结构合理、有很强的承载力，而且还具有很好的隔热抗火效果，在1100℃环境下，主缆本体中的镀锌钢丝表面温度不超过300℃并持续至少120min，而且本实用新型在主缆本体和索夹之间设置多种功能层，并对多个功能层的位置进行了设计，将玄武岩纤维防火层置于最外层，在火灾情况下玄武岩纤维防火层能够充分发挥玄武岩纤维防火布的隔热耐火性能优势，保证内部的主缆本体(钢丝)、缠绕钢丝层和各防护漆层的正常使用，同时施工时仅需在原主缆结构的基础上增加位于外部的玄武岩纤维防火层即可，方便快捷。

附图说明

图1为悬索桥主缆的纵剖面结构示意图；

图2为悬索桥主缆的横剖面结构示意图；

图3为120min时主缆的截面温度分布图；

图4为玄武岩纤维防火层表面温度和主缆本体表面温度的变化时程曲线图。

图中：1-主缆本体；2-底漆层；3-腻子层；4-缠绕钢丝层；5-中间漆层；6-密封层；7-面漆层；8-粘接层；9-玄武岩纤维防火层；10-胶结漆层；11-索夹。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1、2所示，一种隔热抗火型悬索桥主缆，主缆包括主缆本体1和多个索夹11，主缆本体1由多组索股平行设置而成，多个索夹11沿主缆的长度方向间隔布置在主缆本体1外侧，主缆本体1和索夹11之间自内向外依次设有底漆层2、缠绕钢丝层4、中间漆层5、密封层6、面漆层7、粘接层8、玄武岩纤维防火层9和胶结漆层10，胶结漆层10临近索夹11设置。底漆层2和缠绕钢丝层4之间填充有腻子层3，腻子层3采用不干性防护腻子填充得到，不干性防护腻子采用市售产品即可。底漆层2采用磷化底漆涂覆得到，中间漆层5采用环氧底漆涂覆得到，密封层6采用聚硫密封剂涂覆得到，面漆层7采用防护面漆涂覆得到，粘接层8采用阻燃式环氧树脂粘接剂涂覆得到，玄武岩纤维防火层9采用以玄武岩纤维复合材料作为原材料制成的防火布缠绕包裹得到，厚度为7-30mm，磷化底漆、环氧底漆、聚硫密封剂、防护面漆、阻燃式环氧树脂粘接剂和胶结氟碳漆采用市售产品即可，防火布根据专利CN105776878B制备得到。

其中，缠绕钢丝层4由多根镀锌钢丝沿主缆的长度方向平行缠绕而成，镀锌钢丝表面设有辅助漆层，该镀锌钢丝的公称抗拉强度为1670MPa，辅助漆层采用磷化底漆涂覆得到，磷化底漆采用市售产品即可。缠绕钢丝层4的厚度为3.5-4.5mm，优选为4mm，即由直径为4mm的镀锌钢丝缠绕而成。索股由多根镀锌钢丝组成，每组索股由120-140根镀锌钢丝组成，镀锌钢丝的直径为4.8-5.6mm，优选地，每组索股由127根镀锌钢丝组成，镀锌钢丝的直径为5.2mm。索股为六边形结构，多组索股在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后为圆形。

为验证本实用新型主缆的隔热抗火性能，利用有限元对主缆进行抗火性能计算。将主缆模型置于稳定燃烧阶段火焰温度达1100℃的火场中，120min时主缆的截面温度变化如图3所示，玄武岩纤维防火层9表面温度、主缆本体1表面温度的变化时程曲线图如图4所示。从计算结果看出，本实用新型的主缆在1100℃火场燃烧作用下，120min内主缆本体1的镀锌钢丝温度未超过300℃，表明主缆的隔热抗火性能优异。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔热抗火型悬索桥主缆，所述主缆包括主缆本体(1)和多个索夹(11)，所述主缆本体(1)由多组索股平行设置而成，多个索夹(11)沿主缆的长度方向间隔布置在主缆本体(1)外侧，其特征在于，所述主缆本体(1)和索夹(11)之间自内向外依次设有底漆层(2)、缠绕钢丝层(4)、中间漆层(5)、面漆层(7)和玄武岩纤维防火层(9)。

2.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述底漆层(2)和缠绕钢丝层(4)之间填充有腻子层(3)。

3.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述缠绕钢丝层(4)由多根镀锌钢丝沿主缆的长度方向平行缠绕而成，所述镀锌钢丝表面设有辅助漆层。

4.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述缠绕钢丝层(4)的厚度为3.5-4.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述中间漆层(5)和面漆层(7)之间设有密封层(6)。

6.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述面漆层(7)和玄武岩纤维防火层(9)之间设有粘接层(8)。

7.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述玄武岩纤维防火层(9)的厚度为7-30mm。

8.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述玄武岩纤维防火层(9)和索夹(11)之间设有胶结漆层(10)。

9.根据权利要求1所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，每组索股由120-140根镀锌钢丝组成，所述镀锌钢丝的直径为4.8-5.6mm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种隔热抗火型悬索桥主缆，其特征在于，所述索股为六边形结构，多组索股排列成圆形。

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