悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置

本发明涉及悬索桥领域，特别涉及悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置。

背景技术：

1、悬索桥以其优美的结构外形和强大的跨越能力，成为跨越峡谷、河流和海洋的重要桥型结构，主缆作为桥上缆索体系的直接传力结构，对于桥梁的服役安全至关重要。实际工程表明：若主缆发生漏水或渗水后，其积水往往因重力作用而累积于主缆最低区段，此区段的钢丝面临着严重的腐蚀问题，特别是处于酸雨地区主缆钢丝。常规的镀锌和密封难以为主缆最低区段的钢丝提供有效的防腐作用。虽然已有少量的研究从腐蚀电位保护机制出发对缆索进行腐蚀保护，但总体而言仍面临以下问题：

2、1、外加电流阴极保护可能会导致钢丝产生氢脆；

3、2、在未产生积水时，长时间为钢丝通电会导致钢丝力学性能受到影响；

4、3、当镀锌层耗尽时，联合阴极保护失效。

5、因此，亟需一种悬索桥缆索最低区段的联合阴极保护装置，根据积水和钢丝表面镀锌层的腐蚀程度，调控抑制悬索桥主缆最低区段钢丝的腐蚀，进而降低其力学损失，同时预防钢丝在外加电流阴极保护的过程中发生氢脆，保障全桥的运营安全。

技术实现思路

1、本发明意在提供悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，解决了在未产生积水时，长时间为钢丝通电会导致钢丝力学性能受到影响的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，包括第一套筒，所述第一套筒嵌设在悬索桥主缆内底部的相邻钢丝的缝隙之间，所述第一套筒与相邻的钢丝外表面相抵，所述第一套筒上开设有周向分布的多个过水孔，所述第一套筒内滑动连接有两根第一电导丝，两根所述第一电导丝共同串联有第一电源，两根所述第一电导丝上共同设有用于推动两根第一电导丝相第一套筒内壁移动的推动组件，位于同一侧的两根所述第一电导丝共同连接有复位组件，所述复位组件用于带动两根第一电导丝移动至初始位置。

3、进一步的，所述推动组件包括两个第二套筒，两个所述第二套筒均通过固定杆固定设置在第一套筒内，所述第二套筒内固定连接有电磁铁，每个所述电磁铁均电连接有第二电导丝，所述电磁铁的上下两侧分别设有第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁均滑动连接在第二套筒内，所述第一磁铁和第二磁铁的磁性相反而吸附连接在一起，所述电磁铁通电后能够产生与第一磁铁和第二磁铁相邻侧均相同的磁性，所述电磁铁通电后分别与第一磁铁和第二磁铁所产生的排斥力均大于与第一磁铁和第二磁铁之间的吸引力，所述第一磁铁和第二磁铁相背的一侧均连接有一端位于第二套筒外的第一推板，两块所述第一推板分别与两根第一电导丝固定连接。

4、进一步的，两根所述第二电导丝的端部均靠近位于第一套筒底部的过水孔。

5、进一步的，所述复位组件包括两个分别固定连接在第一套筒两侧的盒体，每个所述盒体内均固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧的自由端连接有滑块，所述滑块的上侧设有斜面，所述滑块滑动连接在盒体的内壁上，所述盒体上开设有与滑块滑动密封连接的通孔，所述盒体上开设有供两根第一电导丝移动的阶梯形的滑槽，所述盒体内设有与滑块滑动密封连接的密封板，所述盒体内还设有位于密封板上方的碱性缓蚀剂，所述密封板和滑块在滑块处于初始位置时能够将密封板上方的空间封闭。

6、进一步的，所述盒体内滑动连接有锌块，所述锌块外包覆有底部开口的壳体，所述壳体的开口处朝向悬索桥主缆内最低处的钢丝，所述壳体的开口处滑动密封连接有挡板，所述挡板的一侧连接有微型电动推杆，所述微型电动推杆上连接有用于监控主缆内钢丝的镀锌层消耗并能够启动微型电动推杆的监测控制组件。

7、进一步的，所述挡板上朝向盒体内部的一侧设有斜面，所述锌块的数量不少于两块，每块所述锌块的底部均设有与斜面相配合的倾斜滑动面，每块所述锌块的高度均不小于挡板与主缆内最低处的钢丝上最接近表面之间的间距。

8、进一步的，所述壳体设有抵触弹簧，所述抵触弹簧的端部连接有第二推板，每个所述锌块与壳体内壁之间的摩擦力均小于对应锌块的重力。

9、进一步的，所述监测控制组件包括第三电导丝和电流传感器，所述第三电导丝缠绕在主缆内最低处的钢丝上，所述第三电导丝与电流传感器电连接，所述电流传感器与微型电动推杆电连接。

10、与现有技术相比，本方案的有益效果：

11、1、本方案通过向悬索桥主缆钢丝间的酸雨溶液中加入碱性缓蚀液，解决了现有的主缆钢丝容易在外加电流阴极保护的过程中产生氢脆的问题，保障了悬索桥服役过程中主缆钢丝的长期性能，并提高其力学性能的可靠性。

12、2、本方案以酸雨溶液侵入主缆钢丝为时机，动态控制外加电流阴极保护中的电路，大大降低了长期电流作用下，外加电流阴极保护对悬索桥主缆钢丝造成的力学性能损失。

13、3、本方案通过外置锌块能够在主缆钢丝镀锌层耗损时对钢丝进行二次保护，延长牺牲阳极阴极保护的时间，延缓主缆内的钢丝被酸雨腐蚀，进一步延长了主缆钢丝的使用寿命。

14、4、本方案针对主缆最易腐蚀的区段，并基于外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护的联合作用，两种阴极保护作用相互配合、动态调控、优势互补，大大提升了主缆钢丝的阴极保护效率。

技术特征：

1.悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：包括第一套筒，所述第一套筒嵌设在悬索桥主缆内底部的相邻钢丝的缝隙之间，所述第一套筒与相邻的钢丝外表面相抵，所述第一套筒上开设有周向分布的多个过水孔，所述第一套筒内滑动连接有两根第一电导丝，两根所述第一电导丝共同串联有第一电源，两根所述第一电导丝上共同设有用于推动两根第一电导丝相第一套筒内壁移动的推动组件，位于同一侧的两根所述第一电导丝共同连接有复位组件，所述复位组件用于带动两根第一电导丝移动至初始位置。

2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述推动组件包括两个第二套筒，两个所述第二套筒均通过固定杆固定设置在第一套筒内，所述第二套筒内固定连接有电磁铁，每个所述电磁铁均电连接有第二电导丝，所述电磁铁的上下两侧分别设有第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁均滑动连接在第二套筒内，所述第一磁铁和第二磁铁的磁性相反而吸附连接在一起，所述电磁铁通电后能够产生与第一磁铁和第二磁铁相邻侧均相同的磁性，所述电磁铁通电后分别与第一磁铁和第二磁铁所产生的排斥力均大于与第一磁铁和第二磁铁之间的吸引力，所述第一磁铁和第二磁铁相背的一侧均连接有一端位于第二套筒外的第一推板，两块所述第一推板分别与两根第一电导丝固定连接。

3.根据权利要求2所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：两根所述第二电导丝的端部均靠近位于第一套筒底部的过水孔。

4.根据权利要求2所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述复位组件包括两个分别固定连接在第一套筒两侧的盒体，每个所述盒体内均固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧的自由端连接有滑块，所述滑块的上侧设有斜面，所述滑块滑动连接在盒体的内壁上，所述盒体上开设有与滑块滑动密封连接的通孔，所述盒体上开设有供两根第一电导丝移动的阶梯形的滑槽，所述盒体内设有与滑块滑动密封连接的密封板，所述盒体内还设有位于密封板上方的碱性缓蚀剂，所述密封板和滑块在滑块处于初始位置时能够将密封板上方的空间封闭。

5.根据权利要求4所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述盒体内滑动连接有锌块，所述锌块外包覆有底部开口的壳体，所述壳体的开口处朝向悬索桥主缆内最低处的钢丝，所述壳体的开口处滑动密封连接有挡板，所述挡板的一侧连接有微型电动推杆，所述微型电动推杆上连接有用于监控主缆内钢丝的镀锌层消耗并能够启动微型电动推杆的监测控制组件。

6.根据权利要5所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述挡板上朝向盒体内部的一侧设有斜面，所述锌块的数量不少于两块，每块所述锌块的底部均设有与斜面相配合的倾斜滑动面，每块所述锌块的高度均不小于挡板与主缆内最低处的钢丝上最接近表面之间的间距。

7.根据权利要6所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述壳体设有抵触弹簧，所述抵触弹簧的端部连接有第二推板，每个所述锌块与壳体内壁之间的摩擦力均小于对应锌块的重力。

8.根据权利要5所述的悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，其特征在于：所述监测控制组件包括第三电导丝和电流传感器，所述第三电导丝缠绕在主缆内最低处的钢丝上，所述第三电导丝与电流传感器电连接，所述电流传感器与微型电动推杆电连接。

技术总结本发明专利公开了悬索桥主缆可调控的联合阴极保护装置，具体涉及悬索桥领域。包括第一套筒，所述第一套筒嵌设在悬索桥主缆内底部的相邻钢丝的缝隙之间，所述第一套筒与相邻的钢丝外表面相抵，所述第一套筒上开设有周向分布的多个过水孔，所述第一套筒内滑动连接有两根第一电导丝，两根所述第一电导丝共同串联有第一电源，两根所述第一电导丝上共同设有用于推动两根第一电导丝相第一套筒内壁移动的推动组件，位于同一侧的两根所述第一电导丝共同连接有复位组件，所述复位组件用于带动两根第一电导丝移动至初始位置。采用本发明技术方案解决了在未产生积水时，长时间为钢丝通电会导致钢丝力学性能受到影响的问题，能够延长悬索桥主缆的使用寿命。技术研发人员：贺煊博,姚国文,王芊凌,董雨杭,俞诚,郭增伟受保护的技术使用者：重庆交通大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29