СИСТЕМА КОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ КОНСТРУКЦИИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ВАНТУ
ANTIRUST PROTECTION SYSTEM FOR STRUCTURES COMPRISING STAY ROPES

Настоящее изобретение относится к коррозионной защите для конструкций, содержащих ванты.
Под вантой, в частности, но не исключительно, понимается трос, используемый при создании висячих или вантовых конструкций, таких как висячие мосты, вантовые мосты, крыши стадионов, здания, телекоммуникационные башни и т.д.
Настоящее изобретение также относится к вантовой конструкции, например вантовому мосту, который содержит упомянутую выше систему коррозионной защиты. Вантовый мост в общем включает:
- мостовое полотно, которое содержит конструктивный узел, например металлический конструктивный узел, имеющий, также в качестве примера, по меньшей мере, одну внутреннюю камеру;
- по меньшей мере, один пилон, содержащий, по меньшей мере, один фактически вертикальный элемент, причем каждый пилон содержит первую часть, проходящую под мостовым полотном, и вторую часть, проходящую над мостовым полотном; и
- множество узлов, работающих на растяжение, каждый из которых:
- состоит из параллельных стальных элементов, работающих на растяжение; и
- проходит между анкерным креплением мостового полотна, расположенным на мостовом полотне, и анкерным креплением пилона, расположенным на упомянутой второй части пилона.
Длинный вантовый мост может содержать сотни узлов, работающих на растяжение, и наличие такого большого количества этих узлов приводит к появлению серьезной проблемы, заключающейся в том, что воздействие ветра создает ветровые нагрузки, которые передаются на оставшуюся часть конструкции. В частности, необходимо повышать механическое сопротивление мостового полотна и пилона, в результате возрастает стоимость строительства.
В связи с тем, что величина ветровых нагрузок зависит от диаметра узлов, работающих на растяжение, одной из задач настоящего изобретения является уменьшение упомянутого диаметра.
В общем случае стальные элементы, работающие на растяжение, которые используются при строительстве вантовых мостов, защищены от коррозии (на многие годы) слоем консистентной смазки и оболочкой, которая окружает слой консистентной смазки. Наличие слоя консистентной смазки и оболочки увеличивает диаметр жилы.
Увеличение диаметра каждого из элементов, работающих на растяжение, составляющих узел, работающий на растяжение, существенно увеличивает диаметр этого узла.
Одной из задач настоящего изобретения является предложить систему коррозионной защиты, которая, в частности, устраняет этот недостаток.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение непрерывного контроля состояния системы коррозионной защиты.
С этой целью предлагается, с одной стороны, использовать элементы, работающие на растяжение, которые не снабжают постоянной коррозионной защитой во время изготовления (например, не покрывают консистентной смазкой и оболочкой обычным образом) и которые называются "незащищенными элементами, работающими на растяжение", а с другой стороны, использовать систему коррозионной защиты, которая содержит:
- множество вантовых труб, каждая из которых свободно окружает узел, работающий на растяжение, который состоит из незащищенных элементов, работающих на растяжение;
- устройство осушения, позволяющее получить воздух с заранее определенным средним уровнем влажности, который называется "сухим воздухом";
- множество труб, называемых "трубками подачи сухого воздуха", которые предназначены для подачи сухого воздуха из устройства осушения в заранее определенные места, каждое из которых расположено на одном из трех устройств, а именно первом анкерном креплении, втором анкерном креплении и множестве вантовых труб;
- устройство вентиляции, которое нагнетает сухой воздух в трубы из упомянутого множества труб подачи сухого воздуха; и
- средства инспектирования, измерения, управления и тестирования.
Настоящее изобретение станет более понятным после прочтения приведенного ниже описания, данного в качестве примера, не ограничивающего объем изобретения, со ссылкой на приложенные чертежи, из которых:
фиг.1 - вид сбоку вантового моста;
фиг.2 - сечение верхней части пилона вантового моста, показанного на фиг.1, приведенное в увеличенном масштабе; и
фиг.3 - сечение нижней части анкерного крепления мостового полотна вантового моста, показанного на фиг.1, приведенное в увеличенном масштабе.
На чертежах показана вантовая конструкция 1. Эта вантовая конструкция 1 содержит множество узлов 8, работающих на растяжение, каждый из которых:
- состоит из параллельных стальных элементов 9, работающих на растяжение;
- проходит между первым анкерным креплением 10 и вторым анкерным креплением 11; и
- содержит два противоположных конца, первый конец 100 и второй конец 110, причем упомянутый первый конец 100 взаимодействует с первым анкерным креплением 10, а упомянутый второй конец 110 взаимодействует со вторым анкерным креплением 11.
Для упрощения чертежей показан только один из упомянутых параллельных стальных элементов 9, работающих на растяжение.
Согласно настоящему изобретению система 16 коррозионной защиты предусматривает использование элементов 9, работающих на растяжение, которые во время их изготовления не снабжают постоянной коррозионной защитой (например, которые не покрывают консистентной смазкой и оболочкой обычным образом) и которые называются "незащищенными элементами 9, работающими на растяжение", и эта система 16 коррозионной защиты содержит:
- множество вантовых труб 17, каждая из которых свободно окружает узел 8, работающий на растяжение, который состоит из незащищенных элементов, работающих на растяжение;
- устройство 19 осушения, позволяющее получить заранее определенный средний уровень влажности воздуха, который называется "сухим воздухом 20";
- множество труб, называемых "трубами 21 подачи сухого воздуха", которые предназначены для подачи сухого воздуха 20 из устройства 19 осушения в заранее определенные места 22, каждое из которых расположено на одном из трех устройств, а именно первом анкерном креплении 10, втором анкерном креплении 11 и множестве вантовых труб 17;
- устройство 23 вентиляции, которое нагнетает сухой воздух 20 в трубы из упомянутого множества труб 21 подачи сухого воздуха;
- средства с 24 по 27 инспектирования, измерения, управления и тестирования (средство 24 инспектирования, средство 25 измерения, средство 26 управления и средство 27 тестирования).
В одном из вариантов вантовая конструкция 1 содержит:
- по меньшей мере, одну первую конструктивную часть 2; и
- по меньшей мере, одну вторую конструктивную часть 5,
где упомянутая первая конструктивная часть 2 и упомянутая вторая конструктивная часть 5 соединены множеством узлов 8, работающих на растяжение, каждый из которых проходит между первым анкерным креплением 10, расположенным на первой конструктивной части 2 и вторым анкерным креплением 11, расположенным на второй конструктивной части 5, и
при этом, по меньшей мере, одна из упомянутых первой конструктивной части 2 и второй конструктивной части 5 содержит, по меньшей мере, одну внутреннюю камеру 4.
Отметим, что каждый узел 8, работающий на растяжение, содержит элементы 9, работающие на растяжение, которые:
- не соединены вместе в поперечном направлении таким образом, чтобы образовывать группу; и
- по их длине окружены воздухом, содержащимся в вантовой трубе 17.
Отметим, что вантовая труба 17 может свободно перемещаться в поперечном или продольном направлении относительно узла 8, работающего на растяжение, который ею охвачен.
Согласно настоящему изобретению:
- множество труб, называемых "трубами 21 подачи сухого воздуха", предназначено для подачи сухого воздуха 20 из устройства 19 осушения в заранее определенные места 22, каждое из этих мест расположено поблизости от одного из устройств, а именно первого анкерного крепления 10 и второго анкерного крепления 11 каждого из узлов 8, работающих на растяжение; и
- по меньшей мере, один из узлов 8, работающих на растяжение, соединен с первой конструктивной частью 2 и второй конструктивной частью 5 для пропускания сухого воздуха во внутреннюю камеру 4.
Когда упомянутая вантовая конструкция 1 представляет собой вантовый мост, этот вантовый мост содержит:
- первую конструктивную часть 2, содержащую мостовое полотно; и
- по меньшей мере, вторую конструктивную часть 5, входящую в состав пилона, которая имеет, по меньшей мере, один фактически вертикальный элемент, содержащий первую часть 6, которая проходит под первой конструктивной частью 2, и вторую часть 7, которая проходит над первой конструктивной частью 2.
Например, первая конструктивная часть 2 содержит мостовое полотно, содержащее конструктивный узел 3, по меньшей мере, с одной внутренней камерой 4.
Также в качестве примера, конструктивный узел 3 изготовлен из металла, но может изготавливаться из металла или бетона, либо любого подходящего материала.
Известно, что:
- каждое из первых анкерных креплений 10 содержит первый блок 12 анкерного крепления, опирающийся на первую несущую плиту 13, которая поддерживается первой конструктивной частью 2; и
- каждое из вторых анкерных креплений 11 содержит второй блок 14 анкерного крепления, опирающийся на вторую несущую плиту 15, которая поддерживается второй конструктивной частью 5.
В данном случае множество труб, называемых "трубами 21 подачи сухого воздуха", предназначено для подачи сухого воздуха 20 из устройства 19 осушения в заранее определенные места 22, каждое из которых расположено поблизости от каждого из вторых анкерных креплений 11 узла 8, работающего на растяжение.
В предпочтительном случае второе анкерное крепление 11 и первое анкерное крепление 10 каждого узла 8, работающего на растяжение, расположены в корпусе, соответственно называемом "направляющей 29 второго анкерного крепления" и "направляющей 30 первого анкерного крепления".
Таким образом, элементы, работающие на растяжение, и их анкерные крепления заключены в корпус вдоль всей длины ванты.
В качестве примера, устройство 19 осушения и устройство 23 вентиляции расположены на верхнем уровне 28 соответствующей, по меньшей мере, одной второй конструктивной части 5.
Подчеркнем, что:
- каждая направляющая 29 второго анкерного крепления соединена, с одной стороны, с трубой 21 подачи сухого воздуха, а с другой стороны, с вантовой трубой 17, в которую заключен соединенный с ней узел 8, работающий на растяжение, причем эти соединения выполнены таким образом, чтобы воздух, введенный в направляющую 29 второго анкерного крепления, мог создавать поток 31 сухого воздуха вдоль узла 8, работающего на растяжение, который расположен в вантовой трубе 17; и
- каждая направляющая 30 первого анкерного крепления соединена с вантовой трубой 17, в которой заключен соединенный с ней узел 8, работающий на растяжение, и эта направляющая 30 первого анкерного крепления имеет канал 32 выпуска сухого воздуха, через который может выходить сухой воздух 20.
Подчеркнем, что:
- первые каналы 32 выпуска сухого воздуха для множества направляющих 30 первого анкерного крепления соединены, по меньшей мере, с одной внутренней камерой 4 таким образом, чтобы сделать возможным прохождение сухого воздуха 20, который выходит из каждого из этих первых каналов 32 выпуска сухого воздуха, в упомянутую внутреннюю камеру 4; и
- первая конструктивная часть 2 содержит, по меньшей мере, один второй канал 33 выпуска сухого воздуха, через который может выходить сухой воздух 20.
В предпочтительном случае сухой воздух 20 может выходить через второй канал 33 выпуска сухого воздуха и выбрасывается в атмосферу 34, окружающую вантовую конструкцию 1.
Таким образом, элементы 9, работающие на растяжение, и анкерные крепления этих элементов 9 временно защищены от коррозии, то есть они защищены для хранения или транспортировки.
В результате поверхности каждой внутренней камеры 4 находятся под воздействием сухого воздуха 20 и, следовательно, также защищены от коррозии.
Эти технические особенности являются особенно выгодными, так как для защиты поверхностей внутренних камер вантовой конструкции, таких как внутренние камеры мостового полотна вантового моста, не требуется применять другую систему коррозионной защиты.
Согласно настоящему изобретению устройство 23 вентиляции, нагнетающее сухой воздух 20 в трубы 21 подачи сухого воздуха, обеспечивает заранее определенную и постоянную величину давления упомянутого воздуха по длине каждого из узлов 8, работающих на растяжение, чтобы предотвратить проникновение молекул воды из внешней среды в вантовую трубу 17, направляющую 29 второго анкерного крепления и направляющую 30 первого анкерного крепления для каждого элемента, работающего на растяжение.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения:
- по меньшей мере, одна из направляющих 30 первого анкерного крепления снабжена первым датчиком 36, вторым датчиком 37 и третьим датчиком 38, и эти датчики с 36 по 38 предназначены для:
- измерения соответственно уровня влажности, температуры и давления сухого воздуха 20 в каждой направляющей 30 первого анкерного крепления, которая ими снабжена, и
- генерации соответственно первого сигнала 39, второго сигнала 40 и третьего сигнала 41, которые соответствуют измеренным значениям влажности, температуры и давления;
- каждый из упомянутых первых каналов выпуска 32 сухого воздуха для множества направляющих 30 первого анкерного крепления снабжен клапаном управления потоком воздуха, называемым "первым клапаном 42 автоматического управления потоком воздуха", который открывается, когда давление воздуха, находящегося в направляющей 30 первого анкерного крепления, которая снабжена этим клапаном, поднимается выше заранее определенного значения; и
- блок управления 43 создает циркуляцию сухого воздуха 20 в вантовых трубах 17 когда, согласно одному из сигналов, а именно первому сигналу 39, второму сигналу 40 и третьему сигналу 41, соответствующих измеренным значениям влажности, температуры и давления, один из этих параметров, а именно уровень влажности, температура или давление, достигает заранее определенной величины.
Устройство 23 вентиляции и устройство 19 осушения в предпочтительном случае работают под управлением блока 43 управления.
Все эти технические особенности делают возможным непрерывный контроль состояния системы 16 коррозионной защиты.
Более того отметим, что непрерывная циркуляция сухого воздуха 20 по всей длине узла 8, работающего на растяжение, также выравнивает любую разницу температур в упомянутом узле 8.
В предпочтительном случае, если вантовая конструкция 1 содержит заранее определенное число отдельных групп 44 узлов 8, работающих на растяжение, то:
- множество труб 21 подачи сухого воздуха образуют число групп таких труб, которое равно упомянутому заранее определенному числу отдельных групп 44 узлов 8, работающих на растяжение;
- каждая группа труб 21 подачи сухого воздуха соединена с устройством вентиляции при помощи основной трубы, содержащей второй клапан 45 управления потоком воздуха; и
- каждый из упомянутых клапанов 45 управления потоком воздуха является регулируемым.
Элементы 9, работающие на растяжение, могут иметь покрытие.
Например, элементы 9, работающие на растяжение, оцинкованы, покрыты эпоксидной смолой или окрашены.
Отметим, что устройство 19 осушения позволяет получить сухой воздух 20 из влажного воздуха, который берется из атмосферы 34, окружающей вантовую конструкцию 1.
Также отметим, что, если узел 8, работающий на растяжение, содержит устройство 46 демпфирования, то это устройство установлено внутри корпуса, образующего направляющую 30 первого анкерного крепления.
В предпочтительном случае каждая направляющая 30 первого анкерного крепления содержит трубу 49 слива воды, соединенную с краном (не показан) или закрытую сливной пробкой (не показана).
Система 16 коррозионной защиты, соответствующая настоящему изобретению, позволяет осуществлять непрерывный контроль состояния защиты.
Система 16 коррозионной защиты, соответствующая настоящему изобретению, обеспечивает три уровня защиты, которыми являются:
- сплошной слой сухого воздуха 20, окружающий элементы 9, работающие на растяжение;
- нанесение покрытия на элементы 9, работающие на растяжение, приводящее к увеличению первоначально запланированного небольшого срока службы; и
- создание оболочки вдоль всей ванты, которая образована вантовой трубой 17, направляющей 29 первого анкерного крепления и направляющей 30 второго анкерного крепления.
Стандартные работы по обслуживанию системы 16 коррозионной защиты в основном содержат замену фильтров в устройстве 19 осушения.
Настоящее изобретение также относится к вантовой конструкции 1, защищенной от коррозии при помощи описанной выше системы.