¿Investigación sobre tecnología de protección contra rayos para puentes de gran luz?
1. Principio de daño
La caída del rayo se puede dividir en rayo directo y rayo de inducción: el rayo directo es un fenómeno de descarga rápida entre nubes cargadas y un punto de la tierra debido a. electricidad, calor y mecánica. Causará daños al puente y a las personas; los rayos de inducción traen diferentes cargas a ciertas áreas del puente a través de la inducción electrostática. El rango de peligro de este tipo de caída de rayos es muy grande y el rango de peligro también se puede ampliar a través de líneas eléctricas y líneas de voltaje. En resumen, los peligros de los rayos se pueden dividir en dos aspectos: la caída directa del rayo y los impulsos electromagnéticos del rayo.
2. Determinación de las categorías de protección contra rayos
Generalmente, de acuerdo con la norma nacional de protección contra rayos "Código de diseño de protección contra rayos para edificios" (GB50057-94), las normas de clasificación de protección contra rayos para edificios, se determinó que el puente de gran luz era un edificio de protección contra rayos de Clase II. A partir de esto se puede calcular el número estimado de rayos n en un año. Entre ellos: k representa el coeficiente de corrección, aquí es 1,5; Ng representa la densidad promedio anual de rayos en el área donde se encuentra el puente [veces/(km2a)]; W y H representan la longitud, el ancho y la altura; del puente (m) respectivamente.
3. Investigación sobre medidas de protección contra el rayo
3.1 Dispositivo captador
El pararrayos es una de las medidas de protección contra el rayo más utilizadas. Al instalar pararrayos, se deben implementar los principios de seguridad, ciencia y economía. Los pararrayos están diseñados para instalarse en la parte superior de la torre principal para protección directa contra rayos de la torre principal y diversos equipos electrónicos en la parte superior. El pararrayos se fija a la placa inferior integrada y al equipo superior de la torre principal y se conecta a la barra de acero de puesta a tierra principal de la torre principal. Los postes de luz de las luces de poste bajo de iluminación del tablero del puente están conectados a las barras principales de puesta a tierra de protección contra rayos de la viga cajón de metal o de la viga cajón de hormigón armado de todas las demás instalaciones del tablero; El equipo se conectará directa o indirectamente a la barra de acero principal de puesta a tierra. En el caso de tirantes o cables de suspensión, debido a su gran alcance espacial y gran altura, es imposible instalar pararrayos como protección. Por lo tanto, ambos extremos del cable atirantado o cable de suspensión deben conectarse al sistema de puesta a tierra principal del puente para liberar rápidamente la corriente del rayo y funcionar como un pararrayos para proteger la plataforma del puente, los peatones y los vehículos de los rayos directos.
Teóricamente, si se instalan pararrayos en el lateral, la torre de cable puede proporcionar protección tridimensional contra la caída directa del rayo. Pero, de hecho, las ventajas del rayo lateral son que la distancia de impacto es mucho menor que el radio de la bola, la corriente del rayo es menor y la estructura de acero del puente es densa y gruesa, y tiene una cierta resistencia al rayo. . Por lo tanto, la protección lateral de la torre puede protegerse mediante barras de acero de hormigón y no es necesario instalar pararrayos en el lateral.
3.2 Puesta a tierra
El sistema de puesta a tierra es el foco del diseño de protección contra rayos de puentes de grandes luces. En el sistema de puesta a tierra, los refuerzos estructurales principales en los pilotes de cimentación se pueden utilizar como cuerpos de puesta a tierra. Se selecciona un cierto número de pilotes de cimentación para cada torre principal como pilotes de puesta a tierra de protección contra rayos. Los refuerzos principales estructurales se seleccionan de los pilotes de puesta a tierra de protección contra rayos. como principales refuerzos de puesta a tierra de protección contra el rayo. Si la resistencia es demasiado grande, la cantidad debe aumentarse adecuadamente. Las barras principales de protección contra rayos y de puesta a tierra en el pilote de cimentación están conectadas a las barras principales de protección contra rayos y de puesta a tierra laterales en la capa inferior de la plataforma de la tapa. Las barras principales de protección contra rayos y de puesta a tierra seleccionadas en las columnas inferiores de la torre de cable están conectadas. a las barras principales laterales de protección contra rayos y puesta a tierra en la capa superior de la plataforma de la tapa; las columnas inferiores de la torre están protegidas contra rayos y la nervadura principal de puesta a tierra está conectada eléctricamente en todo su recorrido. Esto garantiza que toda la corriente del rayo fluya hacia un gran número de canales de descarga paralelos después de múltiples desvíos. Conecte las partes integradas del pararrayos superior de la torre y otros equipos a las barras principales para protección contra rayos y conexión a tierra; conecte las placas de acero integradas a tierra de las vigas inferiores de las vigas de la caja de acero. Las barras principales de puesta a tierra de protección contra rayos en la viga cajón del puente de acceso deben conectarse de arriba a abajo y conectarse directamente a la placa de acero integrada a tierra en la parte inferior de la viga cajón. La placa de acero reservada en cada pilar está conectada a la varilla de puesta a tierra principal en la viga cajón para realizar la puesta a tierra de todo el sistema.
En términos de diseño de puesta a tierra, considerando que la puesta a tierra de los cimientos de puentes de gran luz a menudo funciona como otra puesta a tierra de información, los requisitos de resistencia pueden llegar a ser inferiores a 1ω. Generalmente, el número de pilotes de cimientos de las torres de cables es grande. y la profundidad es de más de 20 metros, puede cumplir con los requisitos en áreas con baja resistividad del suelo.
Para áreas especiales con alta resistividad del suelo, se puede considerar extender el cuerpo de puesta a tierra artificial auxiliar, es decir, la tapa de la torre de cable debe reservar una conexión de puesta a tierra de acero plano al cuerpo de puesta a tierra auxiliar.
3.3 Equipotencial Equipotencial
Para puentes de luces largas, la torre principal es relativamente alta y el conductor de bajada es relativamente largo. Para reducir la aparición de rayos laterales y reducir el voltaje inducido y el voltaje de contraataque, generalmente se debe instalar un anillo ecualizador de voltaje cada 10 metros en el refuerzo principal de puesta a tierra de protección contra rayos de la torre principal sobre el tablero del puente. La malla de acero, las barras de placas de acero o las placas de acero en el pavimento del tablero del puente están soldadas de manera confiable a las barras de acero en las vigas o pilares que se utilizan como conductores de bajada de protección contra rayos, así como a otras instalaciones metálicas en el tablero del puente, como barandillas, barandillas. , farolas, etc. , puede considerarse como la red de conexión equipotencial y la nervadura principal de protección contra rayos. La malla de acero colocada sobre el tablero del puente se conecta en puntos iguales en ambos extremos transversales del tablero del puente cada 12 m en la dirección longitudinal. Las barandillas metálicas y las barandillas situadas cerca de las juntas de dilatación deben estar equipadas con puentes equipotenciales. Al mismo tiempo, para satisfacer la necesidad de conexión equipotencial de otros tipos de equipos en el futuro, las partes reservadas de puesta a tierra equipotencial deben integrarse en sus posiciones correspondientes. Los objetos metálicos en las nervaduras del arco están conectados a las barras de acero estructural en las nervaduras del arco. Las partes incrustadas fijadas en ambos extremos del tirante del cable están conectadas a los dispositivos de protección contra rayos cercanos. Los dos extremos de los objetos metálicos, como las carcasas metálicas, deben estar conectados. conectarse a las barras de acero de protección contra rayos.
3.4 Blindaje
Los puentes de gran luz generalmente tienen una cierta altura desde el fondo. En particular, las estructuras de puentes de acero inevitablemente tienen problemas de interferencia de campo con el suelo, como líneas fuertes y débiles. A lo largo del puente hay tuberías eléctricas. Por otro lado, también existen graves problemas de interferencia entre ellas. Además, cuando caen rayos, potentes impulsos electromagnéticos pueden interferir con las instalaciones de comunicación eléctrica y las salas de control central. Las medidas de protección comunes incluyen: (1) Las líneas de corriente fuertes y débiles deben protegerse con tubos metálicos, que tienen un cierto grado de seguridad (2) Se deben instalar ejes fuertes y débiles y se deben instalar puentes metálicos (3); ) Para áreas importantes, como salas de ordenadores, utilice una malla metálica de cierto tamaño para hacer la pared.
La protección contra rayos para puentes de grandes luces es un proyecto sistemático. De acuerdo a la particularidad del proyecto, se debe diseñar un sistema integral de protección contra rayos, debiendo utilizarse racionalmente diversas medidas como conexiones de protección contra rayos, derivaciones, ecualización de voltaje, blindaje y puesta a tierra. Al mismo tiempo, durante el proceso de construcción, se deben realizar trabajos de inspección y prueba, especialmente proyectos ocultos relacionados, para garantizar la seguridad del cuerpo principal del puente de largo tramo y del sistema de información.
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