悬索桥主缆防护技术与趋势_许晴爽.pdf
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1、道路桥梁建 筑 技 术 开 发 123Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月悬索桥主缆防护技术与趋势许晴爽1,陈焕勇1,刘 健1,闵 亮2,许丽丽2(1.深中通道管理中心,广东中山 528400;2.江苏中矿大大正表面工程技术有限公司,江苏徐州 221000)摘要 悬索桥的主缆是大桥的生命线,具有不可更换的特性,主缆长期暴露在大气环境中,经受着各种不利的环境的腐蚀,导致主要钢丝易腐蚀。结合对悬索桥主缆防护的现场调研及文献查阅,介绍国内外悬索桥主缆防护技术现状,分析和探讨未来悬索桥主缆防护技术的发展及应用问题。
2、关键词 悬索桥;主缆;防护;技术现状;发展趋势 中图分类号U 448.25 文献标志码A 文章编号1001-523X(2023)02-0123-03PROTECTION TECHNOLOGY AND TREND OF MAIN CABLE OF SUSPENSION BRIDGEXu Qing-shuang,Chen Huan-yong,Liu Jian,Min Liang,Xu Li-li AbstractThe main cable of the suspension bridge is the lifeline of the bridge,which has the irreplacea
3、ble characteristics.The main cable is exposed to the atmospheric environment for a long time,and is subjected to the corrosion of various adverse environments,leading to the easy corrosion of the main steel wire.Combined with the field investigation and literature review of main cable protection of
4、suspension bridge,this paper introduces the current situation of main cable protection technology at home and abroad,and analyzes the development and application of main cable protection technology in the future.Keywordssuspension bridge;main cable;protection;technical status;development trend随着科学技术
5、、建筑材料和交通运输的快速发展,现代悬索桥向着超大跨度方向发展1,对主缆强度和防腐性能要求更高。现在国内外已建悬索桥主缆钢丝受损或受腐蚀而失效的问题日益严重2,在运行几年后几乎都有钢丝强度损失的现象,给生命安全带来威胁。通过查阅文献资料以及调研国内典型悬索桥进行了总结与探讨39,调研范围包括龙江特大桥、几江长江大桥、清水河大桥、洞庭湖大桥、杨泗港大桥、鹦鹉洲大桥、南沙大桥、润扬大桥、南京栖霞山长江大桥和泰州桥等典型桥梁。1 悬索桥典型主缆防护技术及应用现状1.1 典型主缆防护技术及应用调研结果表明,近年来新建大跨径悬索桥主缆基本均安装了主缆除湿系统,主缆除湿技术在逐步发展,制约主缆除湿技术发展
6、的主因是主缆系统的密封防护效果。与主缆除湿配套的密封防护主要有4种方案,这4种典型主缆密封防护技术按照时间发展的顺序可以归纳为:S形缠丝+柔性涂料方案、不干性防腐腻子+圆形缠丝+硫化型橡胶密封剂+耐候性面漆方案、S形缠丝+硫化型橡胶密封剂+高耐候面漆方案、S形或圆形缠绕钢丝+缠包带方案。方案1是从日本直接技术引进的主缆密封防护技术,始于润扬长江大桥,终于南京长江四桥,之后未再使用;方案2主缆密封防护技术与除湿技术互相适应进程中的一个过渡技术方案,全国大跨径悬索桥中,仅鹦鹉洲长江大桥使用过一次,因为主缆除湿技术的采用,后期所有的悬索桥都取消了主缆钢丝不干性防腐腻子填缝;方案3是考虑到纯柔性涂料涂
7、层与除湿系统配套使用时,密封效果不佳这一缺陷发展起来的,目前是应用较多的设计方案之一;方案4从清水河大桥、龙江特大桥发展起来的,以缠包带作为主要密封材料的方案,也是应用较多的设计方案之一。1.2 典型主缆防护技术特点分析当前与主缆除湿系统配套的4种典型主缆防护技术中,柔性涂料层普遍存在涂层太薄,气密性不足的问题,目前相关桥梁正在进行维修优化处理;悬索桥主缆防护的技术经历了从“单纯密封防护技术”到“除湿+密封防护”复合技术的发展,出现了“腻子层+硫化型橡胶密封剂+耐候性面漆”的方案,由于其对除湿系统有一定的影响,该技术方案也逐步退出了市场。当前,大跨径悬索桥主缆密封防护技术的设计基本采用方案3、
8、方案4,这也是当前建设单位、设计单位、施工单位公认的两种相对可靠的技术方案。1.2.1 防护机理分析如图1所示方案3包含了富锌底漆的阴极保护作用,硫化型橡胶密封剂具有超强的粘附强度紧紧硫化收稿日期:20230119作者简介:许晴爽(1994),女,广东汕头人,工程师,主要研究方向为高速公路建设管理。道路桥梁建 筑 技 术 开 发124 Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月在缠绕钢丝表面,形成化学键结合力,高耐候面漆一般选择自清洁型氟碳面漆,具有优良耐候性、耐污性、美观性。本方案是一个兼具阴极保护、化学键结合
9、、优良耐候性能的复合技术方案。主缆钢丝缠绕钢丝镀锌件底漆镀锌件底漆密封胶环氧云铁中间漆高耐候性漆面图1 硫化型橡胶密封剂方案的防护机理如图2所示方案4中氯磺化聚乙烯缠包带具有优良的抗撕裂强度与硫化密封性能,能起到密封防护的作用,但缺少阴极保护作用、与缠绕钢丝间也无化学键结合。氯磺化聚乙烯自身的耐候性能、耐污性能也需不断提升。主缆钢丝缠绕镀锌钢丝CSM防滑层缠包带图2 缠包带方案的防护机理1.2.2 防护效果分析方案3和方案4的密封原理如图3、图4所示,可以看到,两种方案的密封原理不同,硫化型橡胶密封剂因为与主缆缠绕钢丝之间超强的粘结强度(180剥离强度高达10 kN/m),而氯磺化聚乙烯缠包带
10、与主缆缠绕钢丝之间的粘结强度较小。在部分区域(例如进气夹附近、靠近主塔应力最大处),缠包带容易发生松垮或局部泄露,而硫化型橡胶密封剂会紧紧粘附住主缆钢丝,依靠自身的粘附力及弹性,始终与主缆钢丝随动,耐疲劳性能能够得到保障。方案的实际外观效果整体优良,密封隐患点少,实际调研发现本方案的整体外观与密封效果表现优良。截面图密封胶气夹主缆干空气干空气图3 硫化型橡胶密封剂密封效果示意截面图缠绕带气夹主缆干空气干空气气体外泄图4 缠包带方案密封效果示意1.2.3 缠包带特性分析目前,采用的缠包带有进口缠包带也有国产缠包带,两者的施工性能相当。进口氯磺化聚乙烯缠包带耐污性明显欠缺,需要进一步提升;国产氯磺
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