用于悬索桥主缆的空气干燥方法、系统及送气管道与流程

本发明涉及悬索桥主缆领域，特别是一种用于悬索桥主缆的空气干燥方法、系统及送气管道。
背景技术：
：悬索桥主缆是悬索桥使用期间不可更换的构件，而且是悬索桥的主要承载构件，主缆的使用寿命深深影响着悬索桥的使用寿命，所以保证主缆的耐久性极为关键。悬索桥主缆长期暴露在空气中，尤其是现在跨海大桥的发展，主缆所处的环境更为恶劣，导致主缆内的钢丝锈蚀更为严重。主缆的钢丝锈蚀会导致主缆的整体强度大大削弱，严重危害悬索桥的耐久性和安全性。影响悬索桥耐久性的最主要原因就是腐蚀，所以防止主缆腐蚀极为重要。悬索桥主缆钢丝发生腐蚀的最基本原因是：主缆内部湿度长期在80％以上，所以最简单方便的方法就是主缆除湿法。日本在20世纪90年代初就已经着手研究悬索桥主缆的除湿系统并取得伟大成就。其基本思路是在主缆表面设置送气索夹，通过鼓风机使干燥空气在压力作用下进入主缆内部，再利用主缆内外的气压差使得空气流动，最后利用布置的排气索夹将主缆内部的湿空气吹出以降低主缆内部环境湿度，避免主缆的钢丝锈蚀。现在日本的明石海峡大桥大桥、来岛大桥和中国的润扬长江公路大桥等都采用了这种方法。目前的方法布置图1所示，是在主缆表面沿着主缆长度方向布置若干送气索夹和排气索夹，通过送气索夹向整个主缆横截面通干燥空气，然后在排气索夹处吹出。由于干燥空气是在外部被压入主缆内部的，为达到预期效果，要保证主缆有较好的气密性，否则干燥空气无法进入主缆中。而且原有方法要从主缆的一个截面向整根主缆中用鼓风机吹入空气，主缆经过紧缆后，钢丝与钢丝之间的间距很小，鼓风机的压力不够，进气口的气密性不好，干燥空气可能就无法到达跨中，无法达到主缆防腐的目的。经过从实施效果方面看，原有方法效率低，新建悬索桥要半年甚至更长时间才能达到稳定的60％以下的湿度，效率过低而且作用范围以及作用效果不够理想。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于悬索桥主缆的空气干燥方法、系统及送气管道，不强制要求主缆的绝对气密性，且实施效果和作用范围较原有方法有较大改善。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于悬索桥主缆的空气干燥方法，包括以下步骤：步骤1：将送气管道固定在主缆截面内部位置，取代原来的索股；步骤2：在主缆的两锚固段设置进气口，将干燥空气输送至送气管道内；步骤3：在主缆长度方向上每隔一段距离设置出气阀口，排出主缆内的湿气。一种用于悬索桥主缆的空气干燥系统，主缆两端设置有锚固装置，在主缆两端还设置有进气装置，所述进气装置连接到主缆内的送气管道，主缆上每隔一段距离设置有出气阀口，所述进气装置、送气管道和出气阀口形成连续的气体通路。进一步的，沿送气管道长度方向布置温度传感器、湿度传感器和气体状态监测传感器，此三种传感器用于监测非通气情况下主缆内的环境状态；此三种传感器纵向串联，能够定时更新替换。一种用于悬索桥主缆的送气管道，所述送气管道上开有气孔，所述气孔的形状包括圆或椭圆；送气管道壁厚与送气管道外径满足强度与稳定性要求。进一步的，所述送气管道为分段式结构，每段送气管道之间通过连接件连接，形成一个整体的送气管道；每段送气管道与连接件之间的连接方式包括焊接或内外螺纹连接。与现有技术相比，本发明的有益效果是：传统方法存在在主缆上送、排气索夹的布设点多，布设、使用、养护的工作量大等缺陷，由于布设点多，导致送、排气的一致性难以保证，整体效率低。而本发明是将开孔管道(送气管道)放置于主缆内部，再用鼓风机从管道的一端通入干燥空气，干燥空气再从开设的小孔流出，进而充满整根主缆，将主缆内部的湿空气吹出，维持主缆内部的干燥。这样就不必要求主缆进气口的全截面的完全气密性，而且气体可以更轻易地充满整根主缆，如果要达到更好的除湿效果，减少干燥时间，只需在主缆截面中合适位置增设管道即可。附图说明图1是传统方法总体布置示意图。图2是本发明方法总体布置示意图。图3是主缆截面索股示意图。图4是强度分析示意图之一。图5是强度分析示意图之二。图6是稳定性分析示意图。图7是常用钢丝索股截面示意图。图8是管道内切于索股示意图。图9是送气管道结构示意图。图10是连接件结构示意图。图11是采用连接件连接送气管道的连接效果示意图。图中：1-送气夹；2-排气夹。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图2所示，预置铰接的分节送气管道(送气管道可以采用钢管或者其他管材)，在送气管道侧壁开孔，将其放置在主缆截面内部位置，取代原来的索股；在主缆的两锚固段设置进气口，在主缆长度方向上每隔一段距离设置出气阀口。干燥空气从进气口进入送气管道，再从送气管道侧壁的小孔流入主缆内部，最后从出气口排出，带出主缆内的水分。送气管道在主缆中的布置如图3所示，取代原来的一根或几根索股，视情况而定。所述送气管道结构设计如下：1、强度如图4和图5所示，对于送气管道，首先要保证其被预置在主缆中后，在紧缆和紧索力下要有足够的强度。在主缆内部的管道周围密布钢丝，因此可假设预制开孔管道承受图5所示的均布荷载。荷载q的最大值为：式中：[σ]为钢材抗压强度设计值，可采用q345钢材，抗压强度设计值取为250mpa；t为管道壁厚；d为管道外径。考虑到送气管道开孔后强度有所减少，所以引入面积折减率其为送气管道长度内由于开孔引起的最大缺口长度减小率。由于开孔，引起送气管道承载力降低，因此开孔后送气管道能承受的最大荷载为：q为管道周围实际均布荷载值。2、稳定性送气管道为圆截面，稳定临界荷载如图6所示，参考圆弧拱的稳定性公式，可得到作用于周边的荷载临界值为：e为管道材料的弹性模量。同样因为开孔，送气管道壁面积产生折减，所以开孔后的截面单位长度惯性矩变为：则有因此，只要使qcr＞q，则送气管道的设计由强度控制，得送气管道壁厚与送气管道直径应满足的关系：3、送气管道尺寸与开孔率根据悬索桥预置平行丝股主缆常用的如图7所示的索股截面，为了使送气管道能够方便地安放在主缆中，将送气管道内切于六边形索股如图8所示。同时为了制作和施工的方便，将管道型号分别对应外径40mm、50mm、60mm和70mm。针对61丝、91丝、127丝和169丝索股，设钢丝直径5.3mm，送气管道材料设计强度250mpa，管道周边压力10mpa，确定管道直径、壁厚、最大开孔率，并列出相应表格，如表1所示。表1不同工况管道开孔率外径mm壁厚mm强度计算开孔率稳定性计算开孔率40220.00％23.81％402.536.00％60.99％40346.67％77.43％403.554.29％85.78％502.520.00％23.81％50333.33％55.91％503.542.86％72.23％60320.00％23.81％603.531.43％52.02％60440.00％67.86％704.537.78％64.15％70544.00％73.87％705.549.09％80.37％为了评估送气的效果，以及送气管道数目的确定，需要得到主缆达到干燥效果所需的干燥时间。通常主缆的干燥时间为一年。那么要在一年内需要达到预期的干燥效果，所需的送气管道数目将由所需送气量决定。气体流入主缆内部后，主缆内部的压强会逐渐增大。当气体充满主缆，且压强值超过出气口阀门设置的压强值，气体将从已设置的出气口排出，从而达到理想的除湿效果。送气管道可采用分段式结构，每段送气管道之间通过弯曲刚度与轴向刚度较小的连接件连接(例如采用波纹管连接)，形成一个整体的送气管道。当采用螺纹连接时，每段送气管道与连接件相连接的一端设有内螺纹，连接件两端设有与送气管道的内螺纹相匹配的外螺纹，连接件与每段送气管道采用螺纹连接。当然，每段送气管道与连接件之间也可以采用焊接或者其他连接方式。每段送气管道连接处采用连接件，连接件这部分很短，这样可以确保连接件的直径相比于送气管道直径要小，防止连接件受紧缆和索夹紧固力的作用。进而可以消除送气管道连接处的受拉和受弯作用，使得送气管道更好地满足受力及线形需求。沿送气管道长度方向布置温度传感器、湿度传感器和气体状态监测传感器，此三种传感器用于监测非通气情况下主缆内的环境状态；此三种传感器纵向串联，能够定时更新替换。当前第1页12