李 林，許 郡

(1.江蘇省長江公路大橋建建設(shè)指揮部，江蘇泰州 225321;2.揚州職業(yè)大學(xué)，江蘇揚州 225009)

1 前言

泰州大橋主橋為三塔兩跨連續(xù)鋼箱梁懸索橋，中索塔為“人”字形鋼結(jié)構(gòu);邊索塔為混凝土結(jié)構(gòu)。主橋跨度布置為390 m+1 080 m+1 080 m+390 m的對稱結(jié)構(gòu)。鋼箱梁總長2 160 m，總寬39.1 m，梁高3.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段長16 m。梁體為扁平流線型封閉薄壁鋼箱梁，其壁板為正交異性板。箱梁橫斷面為單箱三室構(gòu)造。箱梁沿橋軸對稱設(shè)置2道直腹板和93道U形縱肋、22道板條縱肋，順橋向設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)間距為3.2 m的橫隔板。鋼箱梁斷面見圖1。

圖1 鋼箱梁斷面圖Fig.1 Cross section of steel box girder

2 除濕設(shè)計

2.1 除濕目的

鋼箱梁表面采用多層油漆涂裝，可以起到一定的防腐、防銹作用。為了確保大橋長期安全運營，還需在大橋鋼箱梁內(nèi)安裝除濕系統(tǒng)，確保鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空氣干燥，同時也為以后日常檢修工作提供通風(fēng)條件。

2.2 環(huán)境參數(shù)

大橋周圍空氣極端條件:－10～40℃，相對濕度(relative humidity，RH)為75%。箱梁內(nèi)空氣極端條件:－10～70℃，RH為75%。

2.3 除濕要求

鋼箱梁內(nèi)是一個相對密閉、無漏水、無產(chǎn)濕設(shè)備、無人環(huán)境。要求相對濕度＜45%，溫度無要求。

2.4 除濕原理

根據(jù)橋梁的現(xiàn)場環(huán)境及使用要求，在鋼箱梁內(nèi)部采用蜂窩式轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)。轉(zhuǎn)輪式除濕機(jī)分為處理區(qū)域和再生區(qū)域，最主要的核心部件是除濕轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪由耐高溫、耐腐蝕的玻璃纖維和陶瓷材料作為其支撐骨架，工作區(qū)域設(shè)置成蜂窩結(jié)構(gòu)，填充具有吸濕性的介質(zhì)材料——高效合成硅膠。當(dāng)空氣通過轉(zhuǎn)輪的處理區(qū)域時，空氣中的水蒸氣被轉(zhuǎn)輪中的吸濕介質(zhì)所吸附，水蒸氣同時發(fā)生相變，釋放出潛熱，轉(zhuǎn)輪也因吸收了一定的水分而逐漸趨向飽和。這時，經(jīng)處理的空氣因自身的水分減少和潛熱釋放而變成干燥的熱空氣。同時，在再生區(qū)域，另一路空氣由再生風(fēng)進(jìn)口經(jīng)過過濾器、加熱器后變成高溫空氣送往轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)。高溫再生空氣穿過吸濕后的飽和轉(zhuǎn)輪，使轉(zhuǎn)輪中已吸附的水分蒸發(fā)，從而恢復(fù)了轉(zhuǎn)輪的除濕能力，即使得轉(zhuǎn)輪得到再生。再生空氣因吸收了轉(zhuǎn)輪中的水分變成濕空氣，之后通過再生風(fēng)機(jī)由再生風(fēng)出口排出［1］。除濕轉(zhuǎn)輪可以持續(xù)緩慢旋轉(zhuǎn)，以保證整個除濕為一個連續(xù)的過程。轉(zhuǎn)輪可以長期運行，不需添加吸濕劑。

2.5 選型及布置

鋼箱梁總長2 160 m，體積約為242 000 m3。跟據(jù)鋼箱梁特點，考慮到循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)的劃分，鋼箱梁內(nèi)共分為5個除濕區(qū)間，設(shè)計10套除濕機(jī)組，分別布置在大橋 N55、N28、N2、S28、S55 梁段內(nèi)，每個梁段內(nèi)放置2套(見圖2)。每套除濕系統(tǒng)由除濕機(jī)、連接風(fēng)管、中央電控盤、濕度控制儀表等組成(見圖3)。每套除濕機(jī)的參數(shù)如下，設(shè)備型號:MA－T5000E;送風(fēng)風(fēng)量5 000 m3/h;單次循環(huán)時間4.84 h;設(shè)備功率32 kW;電源類型380 V/3/50 Hz。

圖2 除濕系統(tǒng)總體布置圖Fig.2 General arrangement plan of dehumidification system

圖3 除濕機(jī)所在箱梁設(shè)備布置圖Fig.3 Equipment arrangement plan of the box girder where the dehumidifier located

2.5.1 送風(fēng)通道

利用鋼箱梁底板的6條U形加勁肋作為送風(fēng)通道，送至除濕區(qū)域遠(yuǎn)端。送風(fēng)口:在除濕機(jī)所在的箱梁內(nèi)，在底板U肋的頂面設(shè)置1個400 mm×100 mm的圓端矩形開孔作為送風(fēng)口。出風(fēng)口:在除濕區(qū)域遠(yuǎn)端的4個鋼箱梁內(nèi)，分別在每個箱梁的底板U肋頂面上設(shè)置9個φ100 mm的圓孔作為出風(fēng)口。每個除濕區(qū)域共6個送風(fēng)口，216個出風(fēng)口。

2.5.2 回風(fēng)通道

利用鋼箱梁內(nèi)的各種孔洞(人孔、管線孔等)使回風(fēng)貫穿除濕空間，保證全橋各區(qū)域循環(huán)均勻。

2.5.3 空氣壓力平衡、新風(fēng)通道

鋼箱梁體積大，為減少由于溫差變化造成氣體膨脹應(yīng)力帶來的損害，設(shè)置壓差平衡閥，將內(nèi)外壓差控制在一定范圍內(nèi)，同時也起到新風(fēng)通道的作用。

2.5.4 除濕流程

箱梁內(nèi)的濕空氣進(jìn)入除濕機(jī)的轉(zhuǎn)輪處理區(qū)，變成干燥空氣，通過風(fēng)管、預(yù)留的送風(fēng)口進(jìn)入U肋內(nèi)，一直送到除濕區(qū)域兩端，通過U肋的預(yù)留出風(fēng)口排至箱梁內(nèi)。兩端的干燥出風(fēng)不斷聚集，并通過箱梁內(nèi)孔洞向除濕區(qū)域中部(除濕機(jī)所在地)前進(jìn)，即構(gòu)成回風(fēng)?；仫L(fēng)途中的干燥空氣吸收箱梁內(nèi)水氣，逐漸變得潮濕，再次進(jìn)入除濕機(jī)的轉(zhuǎn)輪處理區(qū)。

再生風(fēng)通過預(yù)留的再生風(fēng)入口進(jìn)入鋼箱梁，通過過濾、加熱，變成熱空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，穿過吸濕后的飽和轉(zhuǎn)輪，使得轉(zhuǎn)輪得到再生。再生空氣因吸收了轉(zhuǎn)輪中的水分變成濕空氣，之后通過再生風(fēng)機(jī)由預(yù)留的再生風(fēng)出口排到箱梁外。再生系統(tǒng)是獨立的體系，與箱梁內(nèi)空氣不發(fā)生接觸。具體除濕流程，見圖4。

圖4 除濕流程圖Fig.4 Flow chart of dehumidification

3 施工

除濕機(jī)尺寸大于鋼箱梁人孔尺寸，無法在鋼箱梁橋位現(xiàn)場吊裝后進(jìn)入梁體。所以必須在鋼箱梁制造拼裝時完成設(shè)備安裝。除濕系統(tǒng)施工主要分為三個階段:一在是鋼箱梁制造工場內(nèi)，安裝除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等設(shè)備(見圖5);二是在橋位現(xiàn)場，在鋼箱梁完成吊裝后，進(jìn)行梁內(nèi)除濕系統(tǒng)的管線敷設(shè)，輔助設(shè)備安裝，電氣聯(lián)接的施工;三是在橋位現(xiàn)場，對除濕系統(tǒng)進(jìn)行通電調(diào)試、綜合能效測試。

4 檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行的《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80—2004)并未涉及鋼箱梁除濕的相關(guān)內(nèi)容。在參照國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范、同類工程標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合項目特點，擬定了泰州大橋鋼箱梁除濕的檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)，主要有以下幾個方面。

4.1 除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)

基本要求:設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格和型號符合設(shè)計要求，部件及配件完整。設(shè)備、材料的質(zhì)量證明文件齊全，國外進(jìn)口設(shè)備、材料應(yīng)附原產(chǎn)地證明。設(shè)備安裝方式應(yīng)符合產(chǎn)品說明書和設(shè)計要求，設(shè)備固定件緊固，并有防松動措施。設(shè)備連線整齊、標(biāo)記清晰;設(shè)備絕緣可靠，接地良好［2］。具體實測項目見表1。

圖5 設(shè)備安裝Fig.5 Equipment installation

表1 除濕機(jī)、風(fēng)機(jī)實測項目Table 1 Test items of dehumidifier and draughtfan

4.2 綜合效能測試

基本要求:系統(tǒng)運行48 h，相對濕度降至45%以下。正常操作情況下，設(shè)備每小時回流通風(fēng)量應(yīng)不小于空間體積的5%，除濕量的實測值應(yīng)不小于設(shè)備額定值的90%。除濕空間的干燥空氣能確保無冷凝水。每個除濕區(qū)域系統(tǒng)間風(fēng)量調(diào)試結(jié)果應(yīng)使氣流通暢，回流均勻［2］。具體實測項目見表2。

表2 綜合效能實測項目Table 2 Test items of synthetic efficiency

5 結(jié)語

本工程中的除濕工作量是國內(nèi)同類型橋梁中最大的。采用順橋向均勻布置除濕機(jī)，縮短了除濕空間的送風(fēng)距離，提高了工作效率［3］。采用橫橋向?qū)ΨQ布置除濕機(jī)，使得箱梁內(nèi)回風(fēng)更加均勻，也減少了機(jī)器振動帶來的影響。文中所述的檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)已初步通過評審，即將用于指導(dǎo)、檢驗施工。隨著我國大跨徑橋梁的快速發(fā)展，大橋鋼箱梁除濕將會不斷涌現(xiàn)。泰州大橋鋼箱梁除濕為類似工程提供了一定的參考、借鑒。

［1］鄒宏華，周 琦.桃夭門大橋鋼箱梁除濕系統(tǒng)［J］.公路與汽運，2010(6):144－147.

［2］泰州長江公路大橋?qū)ｍ椯|(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)［Z］.2011

［3］葉覺明.鋼箱梁抽濕機(jī)除濕系統(tǒng)應(yīng)用［J］.腐蝕與防護(hù)，2002，22(10):441－444.