CN220116935U - 一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，该降温调控结构由数个通过导热粘合剂粘贴或锚固在桥台侧墙上的降温翼板连接在一起。每个所述降温翼板包括遮阳片、保温层和热管单元；所述遮阳片的一侧裸露，另一侧与所述保温层相连，该保温层与所述热管单元相连；所述热管单元竖直安装在所述桥台侧墙上。本发明运输方便、施工快捷，可根据不同部位对降温功效要求，通过不同构件外形、不同材料的组合，形成外侧反射辐射热量、中间隔热、内部降温等不同功能的有机组合，从而实现整体高效降温的目的。
Description
技术领域
本发明涉及多年冻土区路桥过渡段地基温度调控技术领域，尤其涉及一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构。
背景技术
冻土是一种温度低于0℃且含有冰的土岩，冻土的力学强度会随着温度的变化而发生巨大的改变：温度越低冻土强度越大，当温度低于-1.5℃时，其瞬时抗压强度与一般岩石相当；而当温度高于-0.5℃至0℃时，其抗压强度相当于一般土块，甚至基本丧失。在多年冻土区，路基工程面临着严重的冻土融化导致的融沉等工程病害。
路桥过渡段是指公路、铁路等道路工程中，连接桥梁与路基的过渡区域，是桩基、桥台、胸墙、护锥和路基等多类型结构物的组合体，空间结构复杂是其典型特征。结构的迥异以及垂向刚度差，使得过渡段成为道路工程的病害高发区段。而在多年冻土区，路基坡面、锥形护坡、桥台、桥台侧墙等多个吸热面的存在，都使得过渡段吸热、传热过程更加强烈，冻土基础的退化更为迅捷和复杂。
研究最新发现，混凝土桥台是过渡段传热过程中热量重要来源，首先，在以往路桥过渡段病害整治中，主要利用在锥形护坡和路基坡面采用块碎石护坡、或在坡脚插入热棒等工程措施，难以对裸露的混凝土桥台进行防护和地温调控，而通过桥台裸露表面（即桥台侧墙）进行过渡段的冻土基础地温调控尚无先例；其次，为有效降低桥台传热过程的影响，还要求通过措施能够对桥台表面进行有效温度调控和降温，而现有工程建造常用措施仅为建筑物表面的保温材料贴付，只能降低和阻止建造物的表面的换热过程，并不具有降温效能，难以满足工程要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效阻热和降温的作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构。
为解决上述问题，本发明所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：该降温调控结构由数个通过导热粘合剂粘贴或锚固在桥台侧墙上的降温翼板连接在一起；每个所述降温翼板包括遮阳片、保温层和热管单元；所述遮阳片的一侧裸露，另一侧与所述保温层相连，该保温层与所述热管单元相连；所述热管单元竖直安装在所述桥台侧墙上。
数个所述降温翼板中水平方向相邻的降温翼板相接触，竖直方向相邻降温翼板留出所述热管单元的放热段空间。
所述遮阳片与所述保温层、所述保温层与所述热管单元均通过隔热胶固定连接。
所述遮阳片呈工字型或∠型或长方形，由金属材料制成，其垂直方向高度为5cm ~15 cm，水平方向宽度为10 cm ~ 30 cm。
所述保温层的厚度为5 cm ~10cm。
所述热管单元由数个微型热管按小于1cm的间距平行分布在所述保温层上，且所述热管单元高出所述保温层的部分作为放热段。
所述放热段的高度为3 cm~5 cm。
所述放热段呈0o~60o的弯曲形状。
所述微型热管的外径小于1cm、厚度小于5mm。
所述热管单元通过导热粘合剂粘贴或锚固在所述桥台侧墙上。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、多重降温机制保证效能。
本发明根据不同部位对降温功效要求，通过不同构件外形、不同材料的组合，形成外侧反射辐射热量、中间隔热、内部降温等不同功能的有机组合，从而实现整体高效降温的目的。
2、运输方便、施工快捷。
本发明所采用的组件均可工厂预制，然后进行现场拼接施工。工厂预制件可保证各构件质量，同时现场拼装简便，仅需少量工人操作。此外，该措施在工厂的预制件基本为片状结构或可叠放结构，方便运输，降低运输成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明中降温翼板的剖面结构示意图。
图2为本发明降温翼板中遮阳片呈长方形的应用结构示意图。
图3为本发明中降温翼板的应用场景的正视图。
图4为本发明降温翼板中遮阳片呈∠型的应用结构示意图。
图中：1—遮阳片，2—保温层，3—热管单元，4—桥台侧墙。
具体实施方式
一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，该降温调控结构由数个通过导热粘合剂粘贴或锚固在桥台侧墙4上的降温翼板连接在一起。如图1~4所示，每个降温翼板包括遮阳片1、保温层2和热管单元3；遮阳片1的一侧裸露，另一侧与保温层2相连，该保温层2与热管单元3相连；热管单元3竖直安装在桥台侧墙4上。
其中：数个降温翼板中水平方向相邻的降温翼板相接触，竖直方向相邻降温翼板留出热管单元3的放热段空间。
遮阳片1与保温层2、保温层2与热管单元3均通过隔热胶固定连接。隔热胶可选择隔热硅胶。
遮阳片1呈工字型或∠型或长方形，由金属材料制成，其垂直方向高度为5cm ~ 15cm，水平方向宽度为10 cm ~ 30 cm。
保温层2的厚度为5 cm ~10cm，可采用常规工业保温材料，如岩棉板、EPS、XPS等中的一种。
热管单元3特别采用一种超薄的板式超强导热元件——微热管阵列。具体是：热管单元3由数个微型热管按小于1cm的间距平行分布在保温层2上，这种小间距密集排列，可实现面层、均匀的温度调控作用。同时热管单元3高出保温层2的部分作为放热段，放热段的高度为3 cm~5 cm，以保证热管单元3的基本工作条件。为减小安装时上下相邻降温翼板之间的间距，以达到侧墙整体降温的效果，放热段呈0o~60o的弯曲形状。微型热管的外径小于1cm、厚度小于5mm。
热管单元3通过导热粘合剂粘贴或锚固在桥台侧墙4上。导热粘合剂可选择导热硅胶。
本发明通过遮阳片1的遮阳和对流散热效应、保温层2隔热特性及热管单元3制冷作用，达到对保护物体表面降温的目的。
本发明所采用的组件均可工厂预制，然后进行现场拼接施工。
本发明工作原理：
本发明的阻热和降温原理在于多层结构的有效组合和分级防控。
首先，在于保温层2的隔热效能的发挥。在暖季或白天环境温度高于桥台内部温度的条件下，本发明的保温层2可以有效阻止外部热量的侵入，保证桥台相对的低温状态。
其次，在冬季或夜晚环境温度低于桥台内部温度的条件下，置于内侧的热管单元3开始工作，将桥台表面的热量导出，不断降低桥台内部的温度。
第三，为避免白天太阳辐射对保温层2的加热作用，避免保温层2的吸热，以及由此造成的内部冷能的丧失，在保温层2的外表面进一个加装遮阳片1，通过遮阳散热，进一步增强整体的降温效果。
热管单元3的工作原理：
热管单元3的一端为吸热段，其与桥台侧墙4和保温层2紧密接触，另一端外露、伸出保温层2的部分为放热段。热管单元3内部有工质，放热段在上，吸热段在下。在冷季或夜晚工作条件下，吸热段吸收热量，内部的液态工质气化，在压强的作用下，气态工质流向放热段；当放热段由于外部温度较低时，使气态工质释放热量凝结成液体，同时放出气化潜热，液态工质在重力或毛细力作用下，回流至吸热段并再次气化。在工质的如此不断循环下，热量由吸热段传递至放热段，从而降低桥台侧墙4的温度。
以工字型的遮阳片1为例，降温翼板的工作原理：
遮阳片1表面具有高反射率涂料，其与外界环境直接接触，能够有效反射太阳和环境的辐射热量。而且，降温翼板在侧墙上安装后，工字型的遮阳片1的翼片之间将形成竖向的对流换热通道，通过自然对流换热效应及时带走降温翼板内部的热量。同时，遮阳片1与保温层2连接，能够进一步隔绝外界热量以及遮阳片1的二次辐射热量。在冷季，当环境温度达到热管单元3的工作温度时，热管单元3开始制冷，由于热管单元3与桥台侧墙4紧密接触，因此能够快速降低侧墙温度。当环境温度较高时，热管单元3停止工作，由于遮阳片1和保温层2的反射和隔热作用，环境热量不能进入桥台。由此在日变化、或年季变化过程中，通过本发明不同部件效能的综合发挥，可将环境冷能通过桥台侧墙不断蓄积到基础的内部，以达到不断降低路基温度、减少冻融作用影响范围和程度，保持冻土基础长期冻结和路基的长期稳定。
Claims (10)
1.一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：该降温调控结构由数个通过导热粘合剂粘贴或锚固在桥台侧墙（4）上的降温翼板连接在一起；每个所述降温翼板包括遮阳片（1）、保温层（2）和热管单元（3）；所述遮阳片（1）的一侧裸露，另一侧与所述保温层（2）相连，该保温层（2）与所述热管单元（3）相连；所述热管单元（3）竖直安装在所述桥台侧墙（4）上。
2.如权利要求1所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：数个所述降温翼板中水平方向相邻的降温翼板相接触，竖直方向相邻降温翼板留出所述热管单元（3）的放热段空间。
3.如权利要求1所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述遮阳片（1）与所述保温层（2）、所述保温层（2）与所述热管单元（3）均通过隔热胶固定连接。
4.如权利要求1或3所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述遮阳片（1）呈工字型或∠型或长方形，由金属材料制成，其垂直方向高度为5cm ~15 cm，水平方向宽度为10 cm ~ 30 cm。
5.如权利要求1或3所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述保温层（2）的厚度为5 cm ~10cm。
6.如权利要求1或2或3所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述热管单元（3）由数个微型热管按小于1cm的间距平行分布在所述保温层（2）上，且所述热管单元（3）高出所述保温层（2）的部分作为放热段。
7.如权利要求6所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述放热段的高度为3 cm~5 cm。
8.如权利要求7所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述放热段呈0o~60o的弯曲形状。
9.如权利要求6所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述微型热管的外径小于1cm、厚度小于5mm。
10.如权利要求1所述的一种作用于多年冻土区桥台侧墙的降温调控结构，其特征在于：所述热管单元（3）通过导热粘合剂粘贴或锚固在所述桥台侧墙（4）上。
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