导风装置及其制造装配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于改善主体结构抗风特性的辅助结构，尤其涉及一种用于大跨桥梁结构和高层建筑结构中的导风装置及其制造装配方法。
【背景技术】
[0002]一般对于大跨桥梁，由于其主梁的宽度和高度远小于其跨度，造成桥梁对风振的敏感性显著。自从1940年位于美国华盛顿州的Tacoma悬索桥因风振而破坏后，人们开始注重桥梁的抗风设计。近年来随着一些轻质高强建筑材料的应用，进一步增加了桥梁对风的敏感性，使桥梁的风振问题更加突出。桥梁的导风装置是为了减少强风对桥面结构引起的谐振而采取的设计措施，是桥梁结构的组成部分，尤其是特大型桥梁，导风装置是辅助结构的设计中不可忽视的重要组成部分，导风装置的设计除了要满足抗风要求，还要求尽量不增加桥梁的自重。现有大跨桥梁导风装置多用钢结构，便于加工和连接，但也存在自重大，维护困难、焊接易变形等问题，尤其是在海洋或大气腐蚀环境中，钢导风装置表面需要定期进行防腐处理。在现实桥梁养护工作中，由于导风装置处于空中悬臂状态，养护人员无法到达导风装置位置，给后期的桥梁导风装置维修养护工作带来一定的难度。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种轻质、高强度、耐腐蚀性强、易于和主梁连接的导风装置及其制造装配方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种导风装置，包括至少一段导风节段，所述导风节段包括由顶板和底板组成的本体，所述本体内设有加强肋，所述顶板、底板和加强肋均由纤维增强复合材料内层和纤维增强复合材料外层组成。
[0005]作为上述技术方案的进一步改进:
所述纤维增强复合材料内层和纤维增强复合材料外层之间夹设有轻质夹层。
[0006]所述纤维增强复合材料内层和纤维增强复合材料外层均由纤维增强复合材料构成，所述纤维增强复合材料中的增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的一种或多种，所述纤维增强复合材料中的树脂基体包括不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种；所述轻质夹层是由聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PMI泡沫和木材中的一种或多种构成。
[0007]所述加强肋包括肋板和肋条，所述肋板固定于顶板和底板之间，所述肋条相对应地固定于顶板和底板上。
[0008]所述本体的开口端设有侧板，所述本体的两端均设有端隔板，所述侧板的构成材料和端隔板的构成材料与所述本体的构成材料相同。
[0009]所述侧板设有用于与桥梁的主梁连接的螺孔。
[0010]所述本体与桥梁的主梁均设有耳板。
[0011]所述本体所设的侧板与桥梁的主梁均设有耳板。
[0012]作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的导风装置的制造装配方法，包括如下步骤:
(O制作:制作纤维增强复合材料内层、纤维增强复合材料外层和轻质夹层，使其构成顶板、底板和加强肋，形成一段导风节段；
(2)装配:制作预设数量的导风节段，导风节段与桥梁的主梁通过螺栓连接，连接方式采用以下方式a或方式b:
方式a:在侧板上预设螺孔，侧板与主梁直接连接，再安装两端的端隔板；
方式b:在本体或者侧板上设置耳板，先安装两端的端隔板，再用螺栓将耳板与主梁连接；
所述导风节段与导风节段之间通过螺栓连接。
[0013]上述的制造装配方法中，优选的，所述步骤(I)的导风节段是由以下方法制备得到:先预制导风节段的模具，预留螺孔的位置；再采用真空导入成型工艺一次成型导风节段。
[0014]本发明中，导风节段的制备也可采用手糊成型。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(I)本发明的导风装置采用纤维增强复合材料内层和纤维增强复合材料外层的结构，优选在纤维增强复合材料内层和纤维增强复合材料外层之间夹设轻质夹层，具有轻质、高强、耐腐、环保、刚度大等特点，不仅能够满足导风装置的受力要求，而且自重仅为现有技术中钢导风装置的三分之一，对主梁的附加重量小。现有导风装置在钢板焊接时由于封嘴钢板很薄，焊接怕变形需要加筋，操作较复杂，而本发明的导风装置采用的加强肋为复合材料，刚度可较传统金属加筋结构更好，且加筋工艺简单方便。
[0016](2)本发明的导风装置耐海洋腐蚀环境性能好，从根本上减轻甚至避免了因钢材锈蚀引发的结构劣化等问题，节约了大量的维护和修复费用。本发明的纤维增强复合材料层在成型时可在表面添加色糊，则后期无需涂装，并避免了油漆剥落的问题。
[0017](3)本发明的导风装置通过螺栓与主梁相连(即螺纹连接)，安装、更换或维修拆卸都很方便。
[0018](4)本发明的导风装置的制造装配方法，可现场装配，质量可控，可以方便地制作不同空间外形和壁厚的导风节段，连接节点少，结构整体性好，现场装配时将导风节段通过螺栓固定于主梁上，省去了传统钢结构导风装置需要大量焊接(先部件焊接，再现场整体焊接)的工序。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的导风装置的结构示意图。
[0020]图2是本发明的导风装置中纤维增强复合材料内层、纤维增强复合材料外层和轻质夹层的结构示意图。
[0021]图3是本发明实施例1的装配结构示意图。
[0022]图4是本发明实施例2的装配结构示意图。
[0023]图5是本发明实施例3的装配结构示意图。
[0024]图6是本发明实施例4的装配结构示意图。
[0025]图例说明:
1、顶板；2、底板；3、轻质夹层；4、侧板；5、端隔板；6、肋条；7、肋板；8、螺孔；9、螺栓；10、主梁；11、耳板；12、人孔；13、纤维增强复合材料内层；14、纤维增强复合材料外层。
【具体实施方式】
[0026]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0027]实施例1:
图1至图3示出了本发明导风装置的第一种实施方式，包括至少一段导风节段，导风节段包括由顶板I和底板2组成的本体，本体一端设有开口，内部形成空腔，本体的空腔内设有加强肋，可以增强本体的整体刚度。顶板1、底板2和加强肋均由纤维增强复合材料内层13和纤维增强复合材料外层14构成。本发明的导风装置采用纤维增强复合材料内层13和纤维增强复合材料外层14的结构，具有轻质、高强、耐腐、环保、刚度大等特点，不仅能够满足导风装置的受力要求，而且自重仅为现有技术中钢导风装置的三分之一，对桥梁的主梁10的附加重量小。该导风装置采用的加强肋为复合材料，刚度可较传统金属加筋结构更好，且加筋工艺简单方便。本发明的导风装置耐海洋腐蚀环境性能好，能够适用于各种环境，从根本上减轻甚至避免了因钢材锈蚀而引发的结构劣化等问题，节约了大量的维护和修复费用。
[0028]本实施例中，纤维增强复合材料内层13和纤维增强复合材料外层14之间夹设有轻质夹层3。本发明的轻质夹层3优选采用聚氨酯泡沫、PVC泡沫、PMI泡沫和木材中的一种或多种构成。本实施例中，轻质夹层3具体为聚氨酯泡沫，其它实施例中轻质夹层3可以采用其它种类的泡沫和木材混合制成的轻质芯材。
[0029]本实施例中，纤维增强复合材料内层13和纤维增强复合材料外层14均由纤维增强复合材料构成，纤维增强复合材料中的增强纤维具体为玻璃纤维，树脂基体具体为不饱和聚酯。作为优选，本发明中纤维增强复合材料中的增强纤维可以为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的一种或多种，纤维增强复合材料中的树脂基体可以为不饱和聚酯、乙烯基树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种。
[0030]本实施例中，加强肋包括肋板7和肋条6，肋板7固定于顶板I和底板2之间，肋条6相对应地