大跨悬索桥主缆预养护策略方法研究.pdf

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1、一s一一—Ys◎大跨悬索桥主缆预养护策略方法研究王俊1，曹素功弘，张勇2，田浩2(1．同济大学桥梁工程系，上海200092；2．浙江省交通运输科学研究院，浙江杭州311305)摘要：为研究悬索桥主缆的预养护措施，以西堠门大桥主缆为研究对象，通过介绍主缆养护现状和主缆常用的防护措施和相关室内外试验研究，对主缆内部的温湿度变化机理和高强钢丝腐蚀后性能进行了概述。最后提出适用于西堠门大桥主缆腐蚀问题的干燥空气除湿法，并简要介绍了除湿系统的工作原理、主要构成和设计参数。关键词：悬索桥；主缆养护；温湿度；钢丝腐蚀；除湿系统0引言悬索桥的主缆是悬索桥主要承力和传力构件，对悬

2、索桥的安全和使用寿命起着决定性作用[1]，被喻为桥梁的“生命线”。主缆主要材料为高强钢丝，容易在潮湿环境下受到腐蚀，影响承载力和安全性，因此需要一定的防腐措施。主缆的防护措施主要包括了传统的主缆防护方法：漆线包裹和合成覆盖层法，以及由日本发明并推广的缠绕S形钢丝的除湿法[2]。传统的防护采用三层式的涂装方法，即：在主缆的表面敷涂一层防护腻子(红丹或锌粉膏)，外面用圆形的镀锌软钢丝缠包，再在缠绕钢丝外表面进行防腐涂装。我国已建造的虎门大桥，江阴长江大桥等都采用了传统的防护体系。国内外近年来对于主缆腐蚀状况的研究发现，传统的主缆三层式的防护方法并不能阻止主缆的腐蚀，

3、反而许多悬索桥在建成后的几年内均发生了较为严重的主缆腐蚀效应。美国大量的悬索桥(包括纽约的BearMountain桥、Manhattan桥、Williamsburg桥、Mid-Hud—son桥、Brooklyn桥、BenFranklin桥等)后期均出现了主缆内层钢丝严重腐蚀的情况[3]。1989年日本对建成6年的因岛大桥主缆钢丝进行检查n]，发现主缆底部存有积水，主缆内部湿度较大，主缆的侧面和下部都可以看到明显的腐蚀，并且发现钢丝的锌皮已经耗尽，并有一定的锈蚀，侧面的锈蚀比底部严重。1990年日本对建成使用5年的大鸣门桥主缆钢丝进行检查，也发现了相似的情况。国内

4、的江阴大桥[5]在运营不到1年后的雨季检查发现：4个锚室均出现渗水，主缆表面涂层沿缠丝缝收稿日期：2016-11-15基金项目：浙江省交通运输厅科技项目(2014H20)；浙江省自然科学基金(LQl4E080001)有不同程度的开裂，并有局部脱落的现象，涂层表面存在很多针孔并有粉化现象。缠绕S形钢丝的干燥空气除湿法的核心是给主缆钢丝通人干燥空气来降低主缆内部的相对湿度，并用S形钢丝密封，保证了主缆内部相对干燥的环境。从日本明石海峡大桥首次应用以来，已经在日本的多座悬索桥得到了应用，且后期检测效果良好。中国的润扬大桥、星海湾跨海大桥也成功应用了除湿法。通过日本的试

5、验研究[6。7]表明：主缆内部的空气相对湿度一般只要低于60％就不会对镀锌钢丝产生显著腐蚀。采用S形缠绕钢丝[8]可以消除腻子的使用，增加气密性，保证干燥空气不泄露。对比两种养护方法发现：传统的防护体系意图通过对主缆外层进行密封的包裹来防止水分入侵主缆内部来达到防腐蚀的目的。但主缆的腐蚀很大程度上由于施工期内存在于主缆内部孔隙间的水分不断地蒸发冷凝所致。因而在运营后的检查发现，这种防护措施并没有起到根本性的作用。而采用缠绕S形钢丝的除湿法从根本上解决了这一问题，保证了主缆内部的干燥环境，也是今后的发展方向。西堠门大桥设计使用年限为100年。悬索桥的养护，特别是悬

6、索桥主缆的养护及其耐久性是决定西堠门大桥服务时间能否达到设计使用年限，是确保安全运营的重要因素。科学地规范地养好、管好西堠门大桥主缆系统，延长使用寿命，充分发挥投资效益，具有十分重要的实际意义。本文针对西堠门大桥主缆系统开展相关预养护策略研究。1西堠门大桥主缆防腐现状1．1主缆防腐设计西堠门大桥的主缆防护设计方案嘲为传统的防护No．42016上冯么磁37◎一—棚一方法，即：咖4mm镀锌缠绕钢丝+涂装防护。主缆钢丝涂覆磷化底漆；缠绕钢丝和主缆钢丝之间涂抹不干性防护腻子；缠绕钢丝涂覆磷化底漆；缠绕钢丝之间用聚硫密封剂嵌缝，涂氟碳树脂或脂肪簇丙烯酸聚胺脂面漆。如图1所

7、示。1．2主缆养护工作现状大桥管理部门针对主缆系统编制了专门的养护管理手册。对于主缆系统的主要构件：主缆、索夹、鞍套、锚碇等制定了相应的养护策略和巡检标准。主缆的养护巡检内容见表1所示。1．3主缆的病害现状通过对主缆内部温湿度变化机理的研究和现场巡检测量的反馈来看：在成桥后的6年多的时间内，大桥、主缆并未产生腐蚀病害，主缆表面保护层未出现明显目凰损坏和锈蚀，未发现主缆积水和锚室渗水的现象。但锚室内测得的湿度较大，已超过最低要求值，目前已采表1主缆养护计划表类型目的工作内容日常检查是对主缆系统的各部分重要构件技术状况进行的主缆安全隐患、主缆系统重大构件损伤、易见的

8、主缆系统及附属设日常检查