泰州大桥钢箱梁除湿研究

李 林，许 郡

(1.江苏省长江公路大桥建建设指挥部，江苏泰州 225321;2.扬州职业大学，江苏扬州 225009)

1 前言

泰州大桥主桥为三塔两跨连续钢箱梁悬索桥，中索塔为“人”字形钢结构;边索塔为混凝土结构。主桥跨度布置为390 m+1 080 m+1 080 m+390 m的对称结构。钢箱梁总长2 160 m，总宽39.1 m，梁高3.5 m，标准段长16 m。梁体为扁平流线型封闭薄壁钢箱梁，其壁板为正交异性板。箱梁横断面为单箱三室构造。箱梁沿桥轴对称设置2道直腹板和93道U形纵肋、22道板条纵肋，顺桥向设置标准间距为3.2 m的横隔板。钢箱梁断面见图1。

图1 钢箱梁断面图Fig.1 Cross section of steel box girder

2 除湿设计

2.1 除湿目的

钢箱梁表面采用多层油漆涂装，可以起到一定的防腐、防锈作用。为了确保大桥长期安全运营，还需在大桥钢箱梁内安装除湿系统，确保钢结构内部的空气干燥，同时也为以后日常检修工作提供通风条件。

2.2 环境参数

大桥周围空气极端条件:－10～40℃，相对湿度(relative humidity，RH)为75%。箱梁内空气极端条件:－10～70℃，RH为75%。

2.3 除湿要求

钢箱梁内是一个相对密闭、无漏水、无产湿设备、无人环境。要求相对湿度＜45%，温度无要求。

2.4 除湿原理

根据桥梁的现场环境及使用要求，在钢箱梁内部采用蜂窝式转轮除湿系统。转轮式除湿机分为处理区域和再生区域，最主要的核心部件是除湿转轮。转轮由耐高温、耐腐蚀的玻璃纤维和陶瓷材料作为其支撑骨架，工作区域设置成蜂窝结构，填充具有吸湿性的介质材料——高效合成硅胶。当空气通过转轮的处理区域时，空气中的水蒸气被转轮中的吸湿介质所吸附，水蒸气同时发生相变，释放出潜热，转轮也因吸收了一定的水分而逐渐趋向饱和。这时，经处理的空气因自身的水分减少和潜热释放而变成干燥的热空气。同时，在再生区域，另一路空气由再生风进口经过过滤器、加热器后变成高温空气送往转轮的再生区。高温再生空气穿过吸湿后的饱和转轮，使转轮中已吸附的水分蒸发，从而恢复了转轮的除湿能力，即使得转轮得到再生。再生空气因吸收了转轮中的水分变成湿空气，之后通过再生风机由再生风出口排出［1］。除湿转轮可以持续缓慢旋转，以保证整个除湿为一个连续的过程。转轮可以长期运行，不需添加吸湿剂。

2.5 选型及布置

钢箱梁总长2 160 m，体积约为242 000 m3。跟据钢箱梁特点，考虑到循环风系统的划分，钢箱梁内共分为5个除湿区间，设计10套除湿机组，分别布置在大桥 N55、N28、N2、S28、S55 梁段内，每个梁段内放置2套(见图2)。每套除湿系统由除湿机、连接风管、中央电控盘、湿度控制仪表等组成(见图3)。每套除湿机的参数如下，设备型号:MA－T5000E;送风风量5 000 m3/h;单次循环时间4.84 h;设备功率32 kW;电源类型380 V/3/50 Hz。

图2 除湿系统总体布置图Fig.2 General arrangement plan of dehumidification system

图3 除湿机所在箱梁设备布置图Fig.3 Equipment arrangement plan of the box girder where the dehumidifier located

2.5.1 送风通道

利用钢箱梁底板的6条U形加劲肋作为送风通道，送至除湿区域远端。送风口:在除湿机所在的箱梁内，在底板U肋的顶面设置1个400 mm×100 mm的圆端矩形开孔作为送风口。出风口:在除湿区域远端的4个钢箱梁内，分别在每个箱梁的底板U肋顶面上设置9个φ100 mm的圆孔作为出风口。每个除湿区域共6个送风口，216个出风口。

2.5.2 回风通道

利用钢箱梁内的各种孔洞(人孔、管线孔等)使回风贯穿除湿空间，保证全桥各区域循环均匀。

2.5.3 空气压力平衡、新风通道

钢箱梁体积大，为减少由于温差变化造成气体膨胀应力带来的损害，设置压差平衡阀，将内外压差控制在一定范围内，同时也起到新风通道的作用。

2.5.4 除湿流程

箱梁内的湿空气进入除湿机的转轮处理区，变成干燥空气，通过风管、预留的送风口进入U肋内，一直送到除湿区域两端，通过U肋的预留出风口排至箱梁内。两端的干燥出风不断聚集，并通过箱梁内孔洞向除湿区域中部(除湿机所在地)前进，即构成回风。回风途中的干燥空气吸收箱梁内水气，逐渐变得潮湿，再次进入除湿机的转轮处理区。

再生风通过预留的再生风入口进入钢箱梁，通过过滤、加热，变成热空气进入转轮再生区，穿过吸湿后的饱和转轮，使得转轮得到再生。再生空气因吸收了转轮中的水分变成湿空气，之后通过再生风机由预留的再生风出口排到箱梁外。再生系统是独立的体系，与箱梁内空气不发生接触。具体除湿流程，见图4。

图4 除湿流程图Fig.4 Flow chart of dehumidification

3 施工

除湿机尺寸大于钢箱梁人孔尺寸，无法在钢箱梁桥位现场吊装后进入梁体。所以必须在钢箱梁制造拼装时完成设备安装。除湿系统施工主要分为三个阶段:一在是钢箱梁制造工场内，安装除湿机、风机、风管等设备(见图5);二是在桥位现场，在钢箱梁完成吊装后，进行梁内除湿系统的管线敷设，辅助设备安装，电气联接的施工;三是在桥位现场，对除湿系统进行通电调试、综合能效测试。

4 检验评定标准

现行的《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80—2004)并未涉及钢箱梁除湿的相关内容。在参照国家标准、行业规范、同类工程标准、企业标准的基础上，结合项目特点，拟定了泰州大桥钢箱梁除湿的检验评定标准，主要有以下几个方面。

4.1 除湿机、风机

基本要求:设备的数量、规格和型号符合设计要求，部件及配件完整。设备、材料的质量证明文件齐全，国外进口设备、材料应附原产地证明。设备安装方式应符合产品说明书和设计要求，设备固定件紧固，并有防松动措施。设备连线整齐、标记清晰;设备绝缘可靠，接地良好［2］。具体实测项目见表1。

图5 设备安装Fig.5 Equipment installation

表1 除湿机、风机实测项目Table 1 Test items of dehumidifier and draughtfan

4.2 综合效能测试

基本要求:系统运行48 h，相对湿度降至45%以下。正常操作情况下，设备每小时回流通风量应不小于空间体积的5%，除湿量的实测值应不小于设备额定值的90%。除湿空间的干燥空气能确保无冷凝水。每个除湿区域系统间风量调试结果应使气流通畅，回流均匀［2］。具体实测项目见表2。

表2 综合效能实测项目Table 2 Test items of synthetic efficiency

5 结语

本工程中的除湿工作量是国内同类型桥梁中最大的。采用顺桥向均匀布置除湿机，缩短了除湿空间的送风距离，提高了工作效率［3］。采用横桥向对称布置除湿机，使得箱梁内回风更加均匀，也减少了机器振动带来的影响。文中所述的检验评定标准已初步通过评审，即将用于指导、检验施工。随着我国大跨径桥梁的快速发展，大桥钢箱梁除湿将会不断涌现。泰州大桥钢箱梁除湿为类似工程提供了一定的参考、借鉴。

［1］邹宏华，周 琦.桃夭门大桥钢箱梁除湿系统［J］.公路与汽运，2010(6):144－147.

［2］泰州长江公路大桥专项质量检验评定标准［Z］.2011

［3］叶觉明.钢箱梁抽湿机除湿系统应用［J］.腐蚀与防护，2002，22(10):441－444.