一种防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系及其制备方法与流程

本发明涉及斜拉桥的拉索结构，具体涉及一种可通电加热的平行钢丝拉索体系。

背景技术：

伴随着现代科学技术日新月异的进步，新材料得到开发与应用，施工方法得以改进和完善，尤其是计算机技术与有限元分析方法的迅猛发展，以及分析理论的突破创新，使得桥梁的跨越能力越来越强，其中以斜拉桥、悬索桥体系为代表的大跨径桥梁更是如雨后春笋，取得了高速发展。悬索桥的跨径接近2000米量级，如丹麦大贝尔特大桥主跨1624米，日本明石海峡大桥主跨1990米。斜拉桥跨径已超过1000米量级，目前在斜拉桥中，日本的多多罗桥跨径为890米，苏通长江大桥跨度高达1088米，沪通长江大桥主跨达到1092米。拱桥的跨径也达到550米量级。悬索桥和斜拉桥是通过缆索体系传递荷载，中承式和下承式拱桥也需要通过吊杆来传递主梁的主要荷载。缆索承受体系的安全性直接关系桥梁结构的整体安全，所以保证大跨径索桥的缆索承重体系的安全，是建桥过程中的关键环节，意义重大。风致振动是威胁大跨径索桥安全的重要因素：在冰冻气候下，由于覆冰物改变了斜拉索和主梁的截面形状，形成不稳定的气动外形，改变了拉索和主梁的气动力特性，就很有可能引发桥梁的颤振，涡振，抖振和驰振等风致振

2008年1月，灾害天气席卷华中，气温持续在-5～-1℃，一些山区达到-7℃；相对湿度保持在90％以上；并伴随有一定的风力，大范围的冻雨气候导致电气设备大面积覆冰。与北方气候不同的是，华中地区湿度大，雨雪边降边冻，能立即黏附在裸露物的外表不流失，形成越来越厚、浓密且坚实的冰层。尤其是湖南省，遭遇了罕见冰灾。在寒冷环境中，斜拉索易产生覆冰，覆冰将使得斜拉索的重心偏离中心轴，变成不稳定的气动外形。另外，结冰的冰块在振动作用下掉落，容易砸伤行人和汽车，给桥梁的运行带来安全隐患。

为解决以上问题，需要开发一种防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系，防止斜拉索在寒冷环境下结冰。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种带加热线的拉索体系，加热线接电，对通常的拉索进行加热，产生防结冰、除冰的效果。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系，包括拉索、连接筒、锚杯、分丝板、锁紧螺母，所述连接筒设置在锚杯前端，所述分丝板设置在锚杯内部，所述锁紧螺母锁紧在锚杯外周，所述拉索包括裸索、包覆在裸索外层的护套，裸索再由平行的钢丝束和通长设置的若干加热线构成，裸索的钢丝束穿过连接筒并锚固在锚杯内，钢丝的端头固定在分丝板上，所述锚杯内锚固有若干中空的穿管，所述穿管的后端穿过分丝板，前端向前延伸至连接筒，裸索的加热线一一对应穿过所述穿管并从分丝板引出，加热线能够从锚杯内引出，在引出的加热线连接电源的状态下，所述加热线发热加热拉索。

所述锚杯内设置有临时挡丝板，该挡丝板将穿过分丝板的加热线挡在锚杯内，防止现场斜拉索安装操作对外露的加热线造成损伤。

优选地，若干加热线均匀分布在钢丝束外周，加热线与外层钢丝位于同一圆周，这样加热线不容易外凸滑动。这样设置的益处是，避免加热线对钢丝束构成干扰且便于加热线的抽换，以及钢丝束的锚固操作。

具体地，所述加热线由内而外依次包括电源母线、内绝缘套、发热丝、外绝缘套、导热层和加热层，所述发热丝通长缠绕在内绝缘套上，发热丝与电源母线是间隔连接，形成连续且并联设置的通电发热段。电源母线可以两根或三根平行绝缘铜绞线，以适应不同的电源插座，母线通电后，各并联电阻发热，形成一条连续的加热线。

较好的设置是，所述裸索缠绕缠包带，所述护套设置在缠包带外层，所述护套为单层或多层热挤聚乙烯层。

本发明的另一目的是提供上述防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系的制备方法，主要步骤如下

(1)根据拉索规格准备钢丝和加热线，将钢丝放出，放丝过程中在钢丝束外层设置加热线，加热线应均匀分布在钢丝束外层，设置加热线时，应让加热线设置在外层钢丝所在圆周内并与钢丝紧密排列，加热线两端分别预留出长度；

(2)在成型的裸索外周缠绕缠包带定型，在裸索两端设置防护套，将预留的加热线和钢丝束两端一起塞入防护套内，可进一步采用缠包带或防水带将预留的加热线缠包起来；然后在定型的裸索表面热挤聚乙烯护套，聚乙烯护套为单层或多层，聚乙烯护套将防护套也包覆于内；

(3)在拉索下料前，先剥除两端的聚乙烯护套，卸下防护套，露出加热线和端部钢丝束，将加热线反向后拉并临时固定到拉索本体上，消除对端部钢丝的锚固干扰，梳理钢丝束；

(4)准备连接筒、锚杯、分丝板，将连接筒与锚杯连接，将分丝板设置到锚杯内，将钢丝逐根穿过连接筒、锚杯和分丝板上的分丝孔，将减掉多余的钢丝，将钢丝墩头，待全部钢丝穿丝完成后，取中空的穿管，将穿管逐根穿过分丝板、锚杯和连接筒，穿管的后端流露在分丝板外，前端露出于连接筒，穿管的数量、分布应与加热线的数量和分布吻合；

(5)向锚杯内浇灌锚固材料进行锚固，锚固完成后将加热线一一对应穿过穿管，将预留的加热线全部拉到分丝板之外；

(6)然后在分丝板外侧临时设置挡丝板，挡丝板将预留的加热线隔离在锚杯的张拉螺纹以内，防止张拉时损伤加热线；

(7)在拉索完成现场安装张拉后，将挡丝板拆掉，将加热线从锚杯内引出连接至电源，在通电的情况下，加热丝发热加热拉索的表面温度，达到除冰和防结冰的目的。

优选地，在拉索的护套上设置外温度传感器，在裸索表面设置内温度传感器，分别对拉索表面和裸索表面的温度进行监控，防止过度加热。

优选地，在电源端安装防爆温控器，避免引起火灾。

优选地，所述穿管为中空的不锈钢管，穿管的壁厚为0.2～0.5mm，穿管露出分丝板的长度为2±1cm，露出连接筒的长度为5±1cm，有利于加热线的穿管操作，有效防止加热线与散开。

优选地，步骤(2)中，采用缠包带将所述裸索两端预留的加热线缠起来使不外露，保护加热线。

与现有技术相比，本发明的优点在于：提供了一种防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系，通过在平行钢丝束外周设置加热线，通电后对拉索进行加热，起到防结冰和除冰的效果。

附图说明

图1为本发明实施例拉索体系的结构示意图；

图2为本发明实施例拉索体系作为斜拉索安装后的结构示意图；

图3为本发明实施例中双芯加热线的结构示意图；

图4为本发明实施例中三芯加热线的结构示意图；

图5为3根加热线的裸索截面图；

图6为6根加热线的裸索截面图；

图7为12根加热线的裸索截面图；

图8为索体锚固前的结构示意图；

图9为锚杯灌锚前的结构示意图；

图10为锚杯灌锚后的结构示意图；

图11为灌锚后分丝板侧的示意图；

图12为张拉前在锚杯内安装挡丝板的结构示意图；

图13为斜拉索架设完成后加热线引出通电的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1-7所示，本实施例涉及防结冰、除冰的热挤聚乙烯平行钢丝拉索体系，包括拉索、连接筒2、锚杯1、分丝板7、锁紧螺母8，连接筒3设置在锚杯1前端，连接筒与拉索表面通过护环密封连接，分丝板7设置在锚杯1内部，锁紧螺母8锁紧在锚杯1外周，拉索包括裸索、包覆在裸索外层的单层或双层聚乙烯护套9，裸索再由平行的钢丝束5和通长设置的若干加热线4构成，若干加热线均匀分布在钢丝束外周，加热线与外层钢丝位于同一圆周，裸索外周缠绕缠包12带定型。加热线是在钢丝放丝时安装的，通常在钢丝束外层线圈周向均匀设置3/6/12根加热线，具体根据拉索规格而定，参见图5-7。

裸索的钢丝束穿过连接筒2并锚固在锚杯1内，钢丝的端头墩头后固定在分丝板上，锚杯内钢丝束呈锥形的散开状，锚杯1内锚固有若干中空的穿管3，穿管3的后端穿过分丝板7，前端向前延伸出连接筒2，裸索的加热线从前往后一一对应穿过穿管3并从分丝板7引出，在斜拉索现场安装前在锚杯1内临时安装挡丝板6，挡丝板6将伸出分丝板之外的加热线隐匿在锚杯1内使不外露遭到损坏。在斜拉索现场安装后，拆掉挡丝板6，将加热线4从锚杯1内引出，在引出的加热线连接电源的情况下，加热线即可实现发热，对拉索整体加热。

上述穿管3选择中空的不锈钢管，穿管的壁厚为0.2～0.5mm，穿管露出分丝板的长度为2±1cm，露出连接筒的长度为5±1cm。

加热线由内而外依次包括电源母线(包括电源芯线401和芯线绝缘层401’)、内绝缘套402、发热丝403、外绝缘套404、导热层(编织层)405和加热层406，其中，发热丝403是通长缠绕在内绝缘套402上，发热丝403与电源母线401是间隔连接，构成连续且并联设置的通电发热段。电源芯线可以是双芯也可以是三芯。电热线在现场能按实际需要长度任意切割，编织层405起到导热作用，并且有助于提高电热线的强度，同时还能用作安全接地线。

实施例2

结合图8-13，本实施例是要公开实施例1涉及拉索体系的制备方法，以6根加热丝的拉索为例，步骤如下

1、准备钢丝束和六根加热线，将钢丝放出，钢丝束的截面为正六边形，放丝过程中在钢丝束外层设置加热线，六根加热线均匀布置在钢丝束外圈，设置加热线时，应让加热线与外层钢丝并排设置并与钢丝紧密排列，加热线两端均预留出足够的长度；

2、在成型的裸索外周缠绕缠包带定型，缠绕过程中在裸索表面安装温度传感器，将两端预留的加热线梳理成团并用缠包带裹紧，在裸索两端设置金属防护套，将预留的加热线和钢丝束两端一起塞入防护套内；然后在定型的裸索表面热挤高密度聚乙烯护套，高密度聚乙烯护套为两层，聚乙烯护套将防护套也包覆在内；

3、在拉索下料前，先剥除两端的聚乙烯护套，卸下防护套，剥除加热线上的缠包带，露出加热线和端部钢丝束，将加热线反向后拉并临时固定到拉索本体上，参见图9，防止加热线对端部钢丝的干扰，然后梳理端部钢丝束让平行钢丝散开；

4、准备连接筒、锚杯、分丝板、挡丝板，将连接筒与锚杯连接，将分丝板设置到锚杯内，将钢丝逐根穿过连接筒、锚杯和分丝板上的分丝孔，减掉多余的钢丝，将钢丝墩头使固定在分丝板上，待全部钢丝穿丝完成后，取六根中空的穿管，将穿管逐根穿过分丝板、锚杯和连接筒，穿管的后端流露在分丝板外，前端露出于连接筒，穿管的分布位置应与加热线在钢丝束上的分布位置吻合；

5、向锚杯内浇灌锚固材料进行锚固，锚固完成后再将加热线一一对应穿过穿管，将预留的加热线全部拉到分丝板之外；

6、然后在分丝板外侧临时设置挡丝板，挡丝板将预留的加热线隔离在锚杯上张拉螺纹以内，防止张拉时损伤加热线；

7、将拉索运到施工现场，安装斜拉索，在拉索的聚乙烯护套上设置温度传感器，在拉索完成现场安装张拉后，将挡丝板拆掉，将加热线从锚杯内引出连接至电源，在电源端安装防爆温控器，加热丝通电发热对拉索通常加热，达到除冰和防结冰的目的。

除上述实施例外，本发明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，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。