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懸索橋主纜防腐過程中面臨的問題及解決思路

2025-01-20 14:56:36 作者：腐蝕與防護來源：腐蝕與防護分享至：

懸索橋簡介

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，而改革開放以后我國開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米的張皋過江通道，我國建造的懸索橋跨徑正在不斷的被刷新記錄。

圖 1 張皋過江通道效果圖

國內懸索橋的設計壽命一般為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，這事關懸索橋結構的方方面面，比如主纜，吊索，主塔，索鞍，錨碇，加勁梁以及橋面系等。上述結構中，主塔，索鞍，錨碇屬于永久性結構，在設計的服役期間基本不會發(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。唯獨懸索橋的主纜，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，由于迄今為止尚無主纜成功更換的案例，因此從某種程度上說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對于懸索橋來說尤為重要。

懸索橋主纜

國內大型懸索橋多為平行鋼絲型主纜（個別小型懸索橋可能為鋼絞線型主纜），其架設過程一般采用PPWS預制平行鋼絲索股法（AS空中紡絲法在國內比較少見），即先在工廠內按照一定的規(guī)律將91或127根鋼絲編成如圖 3所示的正六邊形結構，然后打卷成盤狀以方便運輸。

圖 2 主纜索股編制方法示意圖

圖 3 主纜索股盤卷示意圖

將整盤預制好的索股運往施工現(xiàn)場后，將索股盤放置在懸索橋其中一側錨碇位置，使用臨時架設的往復式索股拽拉系統(tǒng)沿著貓道上放置好的引導輪進行主纜架設，鋼絲索股牽引到位后，按照預先編好的順序將索股移入索鞍內。

圖 4 懸索橋主纜架纜現(xiàn)場

待全部索股架設完畢后，使用緊纜機對主纜進行整圓，壓實處理，使得主纜界面由原先的不規(guī)則形狀變成標準的圓形且形成合理的空隙率，根據(jù)纜徑的變化情況，緊纜過程可能需要反復進行幾次，如圖 6所示。

圖 5 懸索橋主纜編纜及緊纜示意圖

圖 6 懸索橋緊纜過程

緊纜工作結束后就可以開始安裝索夾、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 懸索橋架梁結束

纜徑隨著架梁工作結束將進一步變小，在對索夾螺栓進行補張拉之后，就可以開始進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

存在的問題

正如前文所述，懸索橋設計壽命100年，如何保證主纜鋼絲在這100年不發(fā)生銹蝕，這是一個世界難題。國內外懸索橋開纜檢查的結果顯示，服役不到50年的英國福斯公路橋主纜內部出現(xiàn)了大量斷絲。而國內早期建設的懸索橋主纜在近年的開纜檢查時也發(fā)現(xiàn)了大量表層鋼絲4級腐蝕。

圖 13 國外懸索橋主纜開纜檢查

圖 14 國外懸索橋主纜開纜檢查發(fā)現(xiàn)斷絲情況

圖 15 國外某懸索橋斷絲外觀形態(tài)及斷面情況

圖 16 美國534指南中對鋼絲的分類法

經(jīng)過對比分析可以得出以下規(guī)律:

1、從整座橋來看，主纜跨中最低點附近的銹蝕情況要比其他部位嚴重；

2、主纜表層鋼絲銹蝕情況比內層鋼絲要嚴重；

3、通車時間接近的懸索橋開纜檢查對比發(fā)現(xiàn)，使用了底涂，不干性膩子+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

回顧我國懸索橋主纜防腐體系的發(fā)展歷程，可以大致劃分為3個階段：

2000年以前，我國懸索橋設計與建設還處于摸索階段，主纜防腐主要參照歐美普遍采用的方式，即在主纜纏絲前，先用紅丹或者鋅膩子對主纜鋼絲進行填充，膩子主要起到對主纜鋼絲鈍化或陰極保護的作用，然后對主纜表面進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行油漆涂裝。

2000年前后，國內研究院提出了專利性的主纜密封膠涂裝體系（后稱密封膠體系），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)過汕頭海灣大橋，西陵長江大橋等項目的試驗性應用成功后，于2007年上升為交通部的推薦標準《懸索橋主纜系統(tǒng)防腐涂裝技術條件》標準號為：JT/T 694-2007，在接下來的十幾年間，該主纜防腐體系占據(jù)了我國主纜防腐體系的絕對地位。

2015年，隨著國內首座運用國產纏包帶密封體系（后稱纏包帶體系）的項目貴州清水河大橋建成通車，拉開了國內主纜纏包帶應用的新局面，目前主纜纏包帶防腐體系方案已經(jīng)遍地開花，與密封膠防腐方案各占半壁江山，預料這兩種防腐方案將會在今后很長一段時間里面并存。

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，為了確保懸索橋主纜壽命能夠滿足設計要求，在實際應用中還需要不斷對其進行改進，促進技術不斷完善。

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