泰州大橋鋼箱梁除濕研究

李 林，許 郡

(1.江蘇省長江公路大橋建建設指揮部，江蘇泰州 225321;2.揚州職業(yè)大學，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”字形鋼結構;邊索塔為混凝土結構。主橋跨度布置為390 m+1 080 m+1 080 m+390 m的對稱結構。鋼箱梁總長2 160 m，總寬39.1 m，梁高3.5 m，標準段長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造。箱梁沿橋軸對稱設置2道直腹板和93道U形縱肋、22道板條縱肋，順橋向設置標準間距為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安裝除濕系統(tǒng)，確保鋼結構內部的空氣干燥，同時也為以后日常檢修工作提供通風條件。

2.2 環(huán)境參數

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

2.3 除濕要求

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

2.4 除濕原理

根據橋梁的現場環(huán)境及使用要求，在鋼箱梁內部采用蜂窩式轉輪除濕系統(tǒng)。轉輪式除濕機分為處理區(qū)域和再生區(qū)域，最主要的核心部件是除濕轉輪。轉輪由耐高溫、耐腐蝕的玻璃纖維和陶瓷材料作為其支撐骨架，工作區(qū)域設置成蜂窩結構，填充具有吸濕性的介質材料——高效合成硅膠。當空氣通過轉輪的處理區(qū)域時，空氣中的水蒸氣被轉輪中的吸濕介質所吸附，水蒸氣同時發(fā)生相變，釋放出潛熱，轉輪也因吸收了一定的水分而逐漸趨向飽和。這時，經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進口經過過濾器、加熱器后變成高溫空氣送往轉輪的再生區(qū)。高溫再生空氣穿過吸濕后的飽和轉輪，使轉輪中已吸附的水分蒸發(fā)，從而恢復了轉輪的除濕能力，即使得轉輪得到再生。再生空氣因吸收了轉輪中的水分變成濕空氣，之后通過再生風機由再生風出口排出［1］。除濕轉輪可以持續(xù)緩慢旋轉，以保證整個除濕為一個連續(xù)的過程。轉輪可以長期運行，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。跟據鋼箱梁特點，考慮到循環(huán)風系統(tǒng)的劃分，鋼箱梁內共分為5個除濕區(qū)間，設計10套除濕機組，分別布置在大橋 N55、N28、N2、S28、S55 梁段內，每個梁段內放置2套(見圖2)。每套除濕系統(tǒng)由除濕機、連接風管、中央電控盤、濕度控制儀表等組成(見圖3)。每套除濕機的參數如下，設備型號:MA－T5000E;送風風量5 000 m3/h;單次循環(huán)時間4.84 h;設備功率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 除濕機所在箱梁設備布置圖Fig.3 Equipment arrangement plan of the box girder where the dehumidifier located

2.5.1 送風通道

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

2.5.2 回風通道

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

2.5.3 空氣壓力平衡、新風通道

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

2.5.4 除濕流程

箱梁內的濕空氣進入除濕機的轉輪處理區(qū)，變成干燥空氣，通過風管、預留的送風口進入U肋內，一直送到除濕區(qū)域兩端，通過U肋的預留出風口排至箱梁內。兩端的干燥出風不斷聚集，并通過箱梁內孔洞向除濕區(qū)域中部(除濕機所在地)前進，即構成回風?；仫L途中的干燥空氣吸收箱梁內水氣，逐漸變得潮濕，再次進入除濕機的轉輪處理區(qū)。

再生風通過預留的再生風入口進入鋼箱梁，通過過濾、加熱，變成熱空氣進入轉輪再生區(qū)，穿過吸濕后的飽和轉輪，使得轉輪得到再生。再生空氣因吸收了轉輪中的水分變成濕空氣，之后通過再生風機由預留的再生風出口排到箱梁外。再生系統(tǒng)是獨立的體系，與箱梁內空氣不發(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

除濕機尺寸大于鋼箱梁人孔尺寸，無法在鋼箱梁橋位現場吊裝后進入梁體。所以必須在鋼箱梁制造拼裝時完成設備安裝。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，安裝除濕機、風機、風管等設備(見圖5);二是在橋位現場，在鋼箱梁完成吊裝后，進行梁內除濕系統(tǒng)的管線敷設，輔助設備安裝，電氣聯(lián)接的施工;三是在橋位現場，對除濕系統(tǒng)進行通電調試、綜合能效測試。

4 檢驗評定標準

現行的《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80—2004)并未涉及鋼箱梁除濕的相關內容。在參照國家標準、行業(yè)規(guī)范、同類工程標準、企業(yè)標準的基礎上，結合項目特點，擬定了泰州大橋鋼箱梁除濕的檢驗評定標準，主要有以下幾個方面。

4.1 除濕機、風機

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

圖5 設備安裝Fig.5 Equipment installation

表1 除濕機、風機實測項目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，設備每小時回流通風量應不小于空間體積的5%，除濕量的實測值應不小于設備額定值的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)間風量調試結果應使氣流通暢，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 結語

本工程中的除濕工作量是國內同類型橋梁中最大的。采用順橋向均勻布置除濕機，縮短了除濕空間的送風距離，提高了工作效率［3］。采用橫橋向對稱布置除濕機，使得箱梁內回風更加均勻，也減少了機器振動帶來的影響。文中所述的檢驗評定標準已初步通過評審，即將用于指導、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。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］泰州長江公路大橋專項質量檢驗評定標準［Z］.2011

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