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懸索橋主纜防腐過(guò)程中面臨的問(wèn)題及解決思路

2025-01-20 14:56:36 作者：腐蝕與防護(hù) 來(lái)源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

懸索橋簡(jiǎn)介

懸索橋，因其優(yōu)美的線型和出眾的跨越能力，受到工程界的青睞，而改革開(kāi)放以后我國(guó)開(kāi)始大量的建造懸索橋，從主跨452米的汕頭海灣大橋，到主跨1688米的南沙大橋坭洲水道橋，再到主跨1700米的楊泗港大橋以及規(guī)劃中主跨2300米的張皋過(guò)江通道，我國(guó)建造的懸索橋跨徑正在不斷的被刷新記錄。

圖 1 張皋過(guò)江通道效果圖

國(guó)內(nèi)懸索橋的設(shè)計(jì)壽命一般為100年，如何保證橋在建成后的100年里屹立不到，甚至超期服役，這事關(guān)懸索橋結(jié)構(gòu)的方方面面，比如主纜，吊索，主塔，索鞍，錨碇，加勁梁以及橋面系等。上述結(jié)構(gòu)中，主塔，索鞍，錨碇屬于永久性結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)的服役期間基本不會(huì)發(fā)生損壞。吊索，橋面系和加勁梁均為可更換部件，成功更換的案例已十分常見(jiàn)。唯獨(dú)懸索橋的主纜，其作為懸索橋的主要受力部件，起到承托梁體及橋面荷載的作用，如防腐不到位主纜內(nèi)部的鋼絲容易出現(xiàn)裂紋甚至發(fā)生銹斷，由于迄今為止尚無(wú)主纜成功更換的案例，因此從某種程度上說(shuō)主纜的壽命直接決定了懸索橋的整體壽命，因此主纜的防腐保護(hù)對(duì)于懸索橋來(lái)說(shuō)尤為重要。

懸索橋主纜

國(guó)內(nèi)大型懸索橋多為平行鋼絲型主纜（個(gè)別小型懸索橋可能為鋼絞線型主纜），其架設(shè)過(guò)程一般采用PPWS預(yù)制平行鋼絲索股法（AS空中紡絲法在國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)），即先在工廠內(nèi)按照一定的規(guī)律將91或127根鋼絲編成如圖 3所示的正六邊形結(jié)構(gòu)，然后打卷成盤(pán)狀以方便運(yùn)輸。

圖 2 主纜索股編制方法示意圖

圖 3 主纜索股盤(pán)卷示意圖

將整盤(pán)預(yù)制好的索股運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)后，將索股盤(pán)放置在懸索橋其中一側(cè)錨碇位置，使用臨時(shí)架設(shè)的往復(fù)式索股拽拉系統(tǒng)沿著貓道上放置好的引導(dǎo)輪進(jìn)行主纜架設(shè)，鋼絲索股牽引到位后，按照預(yù)先編好的順序?qū)⑺鞴梢迫胨靼皟?nèi)。

圖 4 懸索橋主纜架纜現(xiàn)場(chǎng)

待全部索股架設(shè)完畢后，使用緊纜機(jī)對(duì)主纜進(jìn)行整圓，壓實(shí)處理，使得主纜界面由原先的不規(guī)則形狀變成標(biāo)準(zhǔn)的圓形且形成合理的空隙率，根據(jù)纜徑的變化情況，緊纜過(guò)程可能需要反復(fù)進(jìn)行幾次，如圖 6所示。

圖 5 懸索橋主纜編纜及緊纜示意圖

圖 6 懸索橋緊纜過(guò)程

緊纜工作結(jié)束后就可以開(kāi)始安裝索夾、吊桿以及架梁等工作。

圖 7 懸索橋安裝索夾

圖 8 懸索橋架梁

圖 9 懸索橋架梁結(jié)束

纜徑隨著架梁工作結(jié)束將進(jìn)一步變小，在對(duì)索夾螺栓進(jìn)行補(bǔ)張拉之后，就可以開(kāi)始進(jìn)行主纜纏絲及防腐涂裝等收尾工作。

圖 10 主纜纏絲

圖 11 主纜刮膠密封

圖 12 主纜纏包密封

存在的問(wèn)題

正如前文所述，懸索橋設(shè)計(jì)壽命100年，如何保證主纜鋼絲在這100年不發(fā)生銹蝕，這是一個(gè)世界難題。國(guó)內(nèi)外懸索橋開(kāi)纜檢查的結(jié)果顯示，服役不到50年的英國(guó)福斯公路橋主纜內(nèi)部出現(xiàn)了大量斷絲。而國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的懸索橋主纜在近年的開(kāi)纜檢查時(shí)也發(fā)現(xiàn)了大量表層鋼絲4級(jí)腐蝕。

圖 13 國(guó)外懸索橋主纜開(kāi)纜檢查

圖 14 國(guó)外懸索橋主纜開(kāi)纜檢查發(fā)現(xiàn)斷絲情況

圖 15 國(guó)外某懸索橋斷絲外觀形態(tài)及斷面情況

圖 16 美國(guó)534指南中對(duì)鋼絲的分類(lèi)法

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析可以得出以下規(guī)律:

1、從整座橋來(lái)看，主纜跨中最低點(diǎn)附近的銹蝕情況要比其他部位嚴(yán)重；

2、主纜表層鋼絲銹蝕情況比內(nèi)層鋼絲要嚴(yán)重；

3、通車(chē)時(shí)間接近的懸索橋開(kāi)纜檢查對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用了底涂，不干性膩?zhàn)?密封膠的橋，主纜鋼絲銹蝕情況要比其他橋情況輕一些。

解決思路

回顧我國(guó)懸索橋主纜防腐體系的發(fā)展歷程，可以大致劃分為3個(gè)階段：

2000年以前，我國(guó)懸索橋設(shè)計(jì)與建設(shè)還處于摸索階段，主纜防腐主要參照歐美普遍采用的方式，即在主纜纏絲前，先用紅丹或者鋅膩?zhàn)訉?duì)主纜鋼絲進(jìn)行填充，膩?zhàn)又饕鸬綄?duì)主纜鋼絲鈍化或陰極保護(hù)的作用，然后對(duì)主纜表面進(jìn)行纏絲約束主纜并為涂裝提供較為平整的表面，最后處于密封與大橋景觀的需要在纏絲表面進(jìn)行油漆涂裝。

2000年前后，國(guó)內(nèi)研究院提出了專(zhuān)利性的主纜密封膠涂裝體系（后稱(chēng)密封膠體系），該體系以非硫化阻蝕密封膏+纏絲+硫化性密封膠+面漆作為主要配套方案，經(jīng)過(guò)汕頭海灣大橋，西陵長(zhǎng)江大橋等項(xiàng)目的試驗(yàn)性應(yīng)用成功后，于2007年上升為交通部的推薦標(biāo)準(zhǔn)《懸索橋主纜系統(tǒng)防腐涂裝技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：JT/T 694-2007，在接下來(lái)的十幾年間，該主纜防腐體系占據(jù)了我國(guó)主纜防腐體系的絕對(duì)地位。

2015年，隨著國(guó)內(nèi)首座運(yùn)用國(guó)產(chǎn)纏包帶密封體系（后稱(chēng)纏包帶體系）的項(xiàng)目貴州清水河大橋建成通車(chē)，拉開(kāi)了國(guó)內(nèi)主纜纏包帶應(yīng)用的新局面，目前主纜纏包帶防腐體系方案已經(jīng)遍地開(kāi)花，與密封膠防腐方案各占半壁江山，預(yù)料這兩種防腐方案將會(huì)在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間里面并存。

上述兩大主流主纜防腐系統(tǒng)目前均存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，為了確保懸索橋主纜壽命能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在實(shí)際應(yīng)用中還需要不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，促進(jìn)技術(shù)不斷完善。

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