一种防水防锈和减振的系杆拱桥吊杆

1.本发明属于系杆拱桥技术，具体涉及防水防锈和减振的系杆拱桥吊杆技术。


背景技术：

2.近年来发生的多起吊杆拱桥坍塌事故，大多是吊杆体系出现病害引起，其病害的主要表现形式为吊杆防腐失效导致钢丝锈蚀、锈断和墩头、锚杯锈蚀脱锚。因此，迫切需要一种新型吊杆，能够兼具防水、防锈和减振的功能，以解决吊杆体系因生锈和振动导致的寿命缩短问题。目前，国内外已经发明出了多种类型的吊杆，每种吊杆都有其特点和使用环境，但大部分发明中所用的材料存在些许不足之处，故需采用更为合适的材料及防水、防锈和减振方法来提高其使用寿命。
3.目前，申请号为201821149856.5的中国专利公开了一种系杆拱桥的吊杆锚头防水改造结构，它包括吊杆、钢垫板、系梁、防水盖、套筒和密封圈。通过防水盖、钢垫板和密封圈组成的封闭系统来防止水进入吊杆及锚头。
4.这种系杆拱桥的吊杆锚头防水改造结构虽然能起到一定的防水作用，但是仅防止了一部分雨水流进吊杆和锚头，没有考虑到沿着桥梁缝隙流入的水，且在桥梁检测时需要将防水盖和套筒打开，非常不便，反复的打开也会降低装置的密封性，且防水构件损坏后不能得到及时的更换。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种防水防锈和减振的系杆拱桥吊杆。
6.本发明是一种防水防锈和减振的系杆拱桥吊杆，包括上锚头1、吊杆杆身2、防水罩3和下锚头4；上锚头1和下锚头4位于吊杆杆身2的最上端和最下端，包含保护罩5、锚杯6、钢丝束7、螺栓8、锌环9、锚头端盖板10、黄油11、封层12、固定端螺母13、锚垫板14和溢水报警器18；上锚头1和下锚头4通过固定端螺母13与吊杆杆身2相连，固定端螺母13在靠近吊杆杆身侧与锚垫板14相连，远离吊杆杆身侧与锚杯6相连，其外表面包裹一层锌环9，锚固在固定端螺母13上的钢丝束7被锚杯6包围，封层12紧贴钢丝束7将其封闭在锚杯6内，锚头端盖板10位于锚杯6的端部，封层12与锚头端盖板10之间的空隙用黄油11填充，保护罩5位于上锚头1和下锚头4的最外侧，与锚垫板14通过螺栓8连接，下保护罩5与锚杯之间的空间用黄油11填充，在下保护罩5的内壁上安装溢水报警器18；吊杆杆身2位于上锚头1和下锚头4之间，包含吊杆拉索16、吊杆外套钢管15和橡胶减振块17；吊杆外套钢管15套在吊杆拉索16的外面，并留有一定空间，橡胶减振块17填充在吊杆拉索16和吊杆外套钢管15之间，只在靠近下锚头位置填充；防水罩3套在吊杆杆身2上，靠近下锚头4，与吊杆外套钢管15焊接在一起。
7.本发明的有益效果：本发明考虑了防水、防锈和减振，可有效提高吊杆的使用寿命。
8.(1)透明不锈钢保护罩不仅可以保护锚头内部构件，而且利于观察锚头内部状况。(2)锚杯、封层、黄油和锚头端盖板组成了一个密封的系统，将钢丝束很好地保护起来，防止
其和空气、水分的接触。(3)固定端螺母上的锌环相当于第二层保险，与空气中的水分发生电化学反应，将固定端螺母作为阴极很好地保护起来。(4)钢制防水罩可以防止水流进下锚头，并且防水罩易于维修、使用寿命长。(5)溢水报警器遇水报警，使下保护罩内的积水能被及时清理，损坏的吊杆构件能被及时修理。(6)吊杆拉索和吊杆外套钢管中间放置橡胶减振块，可减小吊杆的振动。
附图说明
9.图1为防水、防锈和减振的系杆拱桥吊杆平面图；图2为上锚头的平面图；图3为下锚头的平面图；图4、图5为上保护罩的立面图和平面图；图6、图7为固定端螺母和锌环的立面图和平面图；图8为锚垫板的平面图；图9、图10为防水罩的立面图和平面图；图11、图12为橡胶减振块的立面图和平面图；图13为溢水报警器平面图。附图标记及对应名称为：上锚头1，吊杆杆身2，防水罩3，下锚头4，保护罩5，锚杯6，钢丝束7，螺栓8，锌环9，锚头端盖板10，黄油11，封层12，固定端螺母13，锚垫板14，吊杆外套钢管15，吊杆拉索16，橡胶减振块17，溢水报警器18；电池18(01)，双向探头18(02)，固定臂18(03)，器箱18(04)，灯泡18(05)。
具体实施方式
10.本发明是一种防水防锈和减振的系杆拱桥吊杆，包括上锚头1、吊杆杆身2、防水罩3和下锚头4；上锚头1和下锚头4位于吊杆杆身2的最上端和最下端，包含保护罩5、锚杯6、钢丝束7、螺栓8、锌环9、锚头端盖板10、黄油11、封层12、固定端螺母13、锚垫板14和溢水报警器18；上锚头1和下锚头4通过固定端螺母13与吊杆杆身2相连，固定端螺母13在靠近吊杆杆身侧与锚垫板14相连，远离吊杆杆身侧与锚杯6相连，其外表面包裹一层锌环9，锚固在固定端螺母13上的钢丝束7被锚杯6包围，封层12紧贴钢丝束7将其封闭在锚杯6内，锚头端盖板10位于锚杯6的端部，封层12与锚头端盖板10之间的空隙用黄油11填充，保护罩5位于上锚头1和下锚头4的最外侧，与锚垫板14通过螺栓8连接，下保护罩5与锚杯之间的空间用黄油11填充，在下保护罩5的内壁上安装溢水报警器18；吊杆杆身2位于上锚头1和下锚头4之间，包含吊杆拉索16、吊杆外套钢管15和橡胶减振块17；吊杆外套钢管15套在吊杆拉索16的外面，并留有一定空间，橡胶减振块17填充在吊杆拉索16和吊杆外套钢管15之间，只在靠近下锚头位置填充；防水罩3套在吊杆杆身2上，靠近下锚头4，与吊杆外套钢管15焊接在一起。
11.上述的系杆拱桥吊杆，防水罩3布置于桥面并与吊杆外套钢管15焊接在一起，能防止雨水通过桥面流入吊杆，防水罩3较低一侧靠近行车道，将雨水顺着行车道排走。
12.上述的系杆拱桥吊杆，上锚头1和下锚头4中的保护罩5通过螺栓8固定在锚垫板14上，将锚头内部的构件保护起来。
13.上述的系杆拱桥吊杆，上锚头1和下锚头4中锚杯6焊接在固定端螺母13上，与封层12、黄油11、锚头端盖板10形成一个密封的空间，将钢丝束8保护起来。
14.上述的系杆拱桥吊杆，上锚头1和下锚头4中的锌环9套在固定端螺母13上，通过电化学阴极保护原理防止固定端螺母13生锈。
15.上述的系杆拱桥吊杆，上锚头1和下锚头4中固定端螺母13将吊杆拉索16的两端固定起来，使吊杆能承受拉力，靠近吊杆杆身2侧与锚垫板14、吊杆外套钢管15焊接，使吊杆成为一个整体。
16.上述的系杆拱桥吊杆，吊杆杆身2中的吊杆外套钢管15套在吊杆拉索16的外面，起到保护吊杆拉索16的作用。
17.上述的系杆拱桥吊杆，吊杆杆身2中的橡胶减振块17布置于桥面位置处的吊杆外套钢管15与吊杆拉索16之间，起到减小吊杆拉索16振动的作用。
18.上述的系杆拱桥吊杆，下锚头4中的溢水报警器18固定在下保护罩5的内壁上，遇水报警，使吊杆的防水构件得到及时的检修；溢水报警器18由电池18(01)、双向探头18(02)、固定臂18(03)、器箱18(04)和灯泡18(05)组成，安装高度为锚杯6和固定端螺母13的相接处，双向探头18(02)遇到水能使溢水报警器18的电路接通，灯泡18(05)闪烁报警。
19.本发明的工作过程为：(1)在阴雨天气，雨水落到吊杆杆身2上，吊杆外套钢管15将雨水和吊杆拉索16隔离，防止吊杆拉索16和雨水接触；雨水顺着吊杆外套钢管15流到防水罩上，再顺着防水罩3斜坡流到桥面上，可防止雨水流入吊杆杆身2和下锚头4。
20.(2)少量水分会进入上锚头1和下锚头4，固定端螺母13上的锌环9相当于第二层保险，与水分发生电化学反应，将固定端螺母13作为阴极保护起来。
21.(3)锚杯6、封层12、黄油11和锚头端盖板10组成了一个密封的系统，将钢丝束7很好地保护起来，防止其和空气、水分的接触。
22.(4)随着时间的推移，吊杆外套钢管15和锚垫板14会发生轻微损坏，水流入下保护罩5，加速黄油11乳化并积留在下保护罩5内，溢水报警器18遇水报警，使吊杆构件能得到及时的修理。
23.(5)车辆作用下吊杆会发生一定振动，位于桥面与吊杆接触位置的橡胶减振块17能起到减振的作用，增加吊杆的寿命。
24.下面用实施例结合说明书附图进一步展开本发明的内容。如图1~图13所示，吊杆由上锚头1、吊杆杆身2、防水罩3和下锚头4组成，上锚头1和下锚头4位于吊杆杆身2的端部，将吊杆拉索16锚固，使吊杆可以承受拉力；防水罩3焊接在吊杆外套钢管15上，安装时与桥面接触，防止下锚头4与雨水接触。
25.如图2~图8所示，吊杆上锚头1作为吊杆的一大组成部分，由保护罩5、锚杯6、钢丝束7、螺栓8、锌环9、锚头端盖板10、黄油11、封层12、固定端螺母13和锚垫板14组成；其中保护罩5、螺栓8和锚垫板14可组成一个防护系统，将上锚头1中的受力构件很好地保护起来，防止其与外界雨水接触；锚杯6、锚头端盖板10、黄油11和封层12亦可组成另一个防护系统，将钢丝束保护起来，防止其发生锈蚀；套在固定端螺母13上的锌环9遇水发生电化学反应，将固定端螺母13当作阴极保护起来。
26.如图4~图8所示，锚垫板14位于吊杆杆身2的端部，通过固定端螺母13与吊杆杆身2相连，保护罩5固定在锚垫板14上，与锚垫板14通过螺栓8连接，组成一个封闭的空间，防止水进入上锚头1和下锚头4；锚垫板14内直径为180mm、外直径为300mm、厚度为50mm，材料为钢材；螺栓8直径为6mm、长度为20mm、个数为6个，均匀布置在保护罩口边缘。
27.如图2、图4、图5所示，保护罩5是透明不锈钢材料，在进行桥梁检修时，不需要将保护罩5取下来，可以直接进行检查，即省时又省力，还不会对保护罩5造成损坏，透明保护罩5即使在夜晚也可以用探照灯进行检查，可以节省很多的人力和物力成本。保护罩5厚5mm、高400mm，罩身外直径为260mm，罩口边沿外直径为290mm，底面为曲面，曲面顶点距曲面边缘的
竖向垂直距离为30mm，材料为透明不锈钢。
28.选用螺栓8时尽量选用强度大一些的，强度大的螺栓8可以达到高应力，使得保护罩5的密闭性更好，且不容易松动。
29.如图2、图3所示，锚杯6的一头焊接在固定端螺母13上，另一头和锚头端盖板10通过螺栓8相连，中间放置封层12，填充黄油11，形成一个密闭空间，将钢丝束7包裹在里面，防止其生锈。锚头端盖板10直径180mm、厚5mm，材料为钢材；封层12直径80mm、厚4mm，材料为钢材。
30.如图2、图3所示，封层12、黄油11、锚头端盖板10组成一个密封层，防止空气中的水分进入锚杯6。
31.如图1、图2、图3、图6、图7所示，固定端螺母13锚固在吊杆拉索16的两端，使吊杆成为一个可以承受拉力的整体；固定端螺母13的外表面和吊杆外套钢管15、锚垫板14焊接，剩余部位套上一层锌环9，锌环9、固定端螺母13与周围的水分形成电化学反应体系，由于锌比铁活跃，所以锌做阳极，铁做阴极，使锌优先于铁发生反应，并且形成密封的氧化模，保护固定端螺母8，防止其与空气接触，其离子方程式为。
32.如图3、图9、图10所示，防水罩3扣在桥面与吊杆接触位置的正上方，并与吊杆外套钢管15焊接在一起，将雨水挡在外面，防止雨水顺着吊杆外套钢管15流入下锚头3；防水罩3较低一侧靠近行车道，将雨水排到行车道，使雨水顺着桥梁排水孔排走；防水罩3厚5mm、较低一侧高度为200mm、较高一侧高度为280mm、长600mm、宽600mm。
33.如图3~图8所示，吊杆下锚头4作为吊杆的一大组成部分，其安装在吊杆下方，由锚杯6、钢丝束7、螺栓8、锌环9、锚头端盖板10、黄油11、封层12、固定端螺母13、锚垫板14、保护罩5和溢水报警器18组成；下锚头4通过固定端螺母13和和吊杆杆身2相连，构造和上锚头1相似，比上锚头多填充黄油11和溢水报警器18。
34.如图3、图4、图5所示，在下保护罩5内填充黄油11，可以将固定端螺母13和锚杯6保护起来，使其不与外界的水接触。
35.如图3、图13所示，溢水报警器18安装载下保护罩5的内壁上，高度为固定端螺母13和锚杯6相接处；溢水报警器18由电池18(01)、探头18(02)、固定臂18(03)、器箱(04)和灯泡18(05)组成，探头18(02)接触到水就会使溢水报警器18的电路连通，灯泡18(05)通电后闪烁报警，为了增大和水的接触概率，溢水报警器18安装了两个探头18(02)，一个紧贴下保护罩5内壁，另一个处于锚杯6和固定端螺母13相接面的水平位置。
36.如图3、图13所示，随着吊杆使用年限的增加，吊杆下锚头4各构件密封性变差，水进入下保护罩5，加速黄油11乳化，水积留在下保护罩5内，积水接触到探头18(02)，灯泡18(05)闪烁，由于下保护罩5是透明的，可以从外面看到警示灯，相关技术人员可以及时对下保护罩5内的积水清理，而且能及时对损坏的构件进行修理。
37.如图1、图11、图12所示，吊杆杆身2由吊杆外套钢管15、吊杆拉索16和橡胶减振块17组成，吊杆外套钢管15包裹在吊杆拉索16的外面，与吊杆拉索16形成一定的间隙，在与桥面贯通位置处的吊杆拉索16与吊杆外套钢管15之间的空隙中填充橡胶减振块17；吊杆外套钢管15防止吊杆拉索16直接与外界环境接触，将雨水隔绝到外面，形成一个封闭的保护体系。吊杆外套钢管15外直径为250mm、厚度8mm，材料为钢材，橡胶减振块17内直径为60mm、外
直径为240mm、高为100mm。
38.如图1所示，吊杆外套钢管15的外部喷有保护漆，避免钢管直接与外界环境接触，防止其生锈，延长其使用寿命。
39.如图1、图11、图12所示，橡胶减振块17填充在吊杆与桥面贯通处吊杆外套钢管15和吊杆拉索16之间的间隙中，当桥梁在车辆激励下发生振动时，吊杆也会随着振动，橡胶减振块17吸收了吊杆的部分振动能量，使吊杆的振动幅度减小，延长其使用寿命。