探讨悬索桥主缆防护技术及应用

探讨悬索桥主缆防护技术及应用

黄贺洪

安徽省交通控股集团有限公司养护管理中心 安徽合肥

摘要：伴随中国经济水平的持续提升，悬索桥主缆保护技术同样获得了改进和发展。在桥梁设计生命周期中，悬索桥主缆是不可替代的部件，强化对悬索桥主缆的防护工作能够对大桥的应用寿命和安全具有极大影响。文章主要对这两种悬索桥主缆防护技术开展了具体分析，其包含了除湿防护和传统防护这两个体系，并对这两个防护系统的应用原理进行了分析，并讨论了悬索桥中的使用效果。

关键词：主缆；悬索桥；防护技术

引言：在中国桥梁中，悬索桥属于重要的一种形式，和其他桥梁具有极为明显的区别，悬索桥往往具有很大的跨度，所以对桥梁的设计更加重视，这使得悬索桥的设计比其他桥梁更为美观。并且在悬索桥中主缆是不可替代部件，同样是保持桥梁整体稳定性与安全性的重要部件。因此，强化主缆的维护和管理就显得尤为重要。为此，主缆保护技术在各个国家获得了广泛的重视和研究。

1主缆腐蚀原理

表面湿度和钢的腐蚀速率有一定的相关性，表面湿度越高，钢的腐蚀概率越高。钢在干燥的空气中不会受到水分的影响与腐蚀现象，钢附近的表面损失主要是由纯化学效力引起的，并且纯化学效用的破坏性较小、腐蚀率较低。但是在潮湿的空气里面，由于空气中具有一些水汽，金属表面具有大量的可溶性腐蚀产物，这部分的产物以及盐和水结合，因此，产生了吸附效果，而在这种作用下，金属表面会产生一层薄的水膜。

2主缆防护系统

2.1传统防护体系

传统的主缆防护系统使用圆丝线缠绕涂敷法。首先在主缆镀锌钢丝的外面涂上了腻子，然后将圆形镀锌钢丝包绕，最后进行外表涂漆。这样就形成了一层封闭的铠装保护层，防止湿气、盐和其他腐蚀性物质对主缆导线产生腐蚀作用。通过一百多年的发展，腻子层和外层涂料获得了极大的进步，现如今仍在广泛使用。然而在建设的时候或者是在竣工以后，不可避免地会有一些水分渗透主缆并滞留在主缆中，因为外部温升或者水在主缆内蒸发，或者因为外部温度下降，主缆表面出现了大面极大凝结，在这一过程中会反复出现，将会造成主缆产生腐蚀。此外，在运用的时候，防护腻子以及表面涂料与填缝材料会在所难免的老产生化和开裂，而空气中的水分与其他物质可以利用裂缝进入主缆，引起腐蚀。所以，使用传统的防护系统只能减速主缆发生腐蚀，而无法从基础上避免主缆的腐蚀。

图1 传统主缆防护体系结构

2.2除湿保护系统

钢腐蚀的临界和湿度相比较为60%，也就是在主缆内部相对湿度小于60%的时候，可以保护主缆出现腐蚀。除了除湿保护系统的原理就是以此为基础的，基于传统保护系统，去掉了腻子层，并添加了除湿与监控系统（监控主缆内部的相对湿度），改进表面密封体系。去除腻子层有助于干燥空气在主缆中的流动。除湿系统把干燥洁净的空气送至主电缆，让干燥空气经过空气和主缆重空气的气压较差，让干燥的空气流过内部，有根本处理掉封闭空间中积水和湿空气很难排除的问题，并把相对湿度维持在60%下的，压迫钢丝表面电解水膜的形成，以此来减速或者避免电化学腐蚀的形成。主缆干燥空气除湿体系必须最大程度展现它的作用，因此主缆表面要求很高的紧密性（包含了水密与气密性）。对表面密封系系统来讲，其最为常用的防护技术的以日本为代表的s型绕线+柔性涂覆系统，以及欧美地区的圆型缠丝+胶带系统。

3悬索桥主缆防护技术的实际运用

在中国悬索桥高速发展时期主缆防护技术基本都是使用传统的主缆防护体系，全部都是采用非腻子+圆形缠丝+密封保护层制的系统。然而因为施工的周期具有一定限制，施工任务极为繁重，应用这一系统劳动强度较大，并且周期较长，对环境形成了极大的污染。所以，为了处理部分主缆损坏、划伤、开裂而导致内部钢丝腐蚀的问题，主缆需要进行修理和改造，而使用的方法一般是恢复外表的涂装，应用弹性橡胶包裹来保护涂层。

在2015年的时候，江阴大桥主缆就采用了除湿系统，例如：s3索夹，在除湿系统运行后。在2015年6月的时候主缆中的相对湿度是85%，到了7月以后，主缆中的相比湿度迅速下降，到了9月份以后，把相对湿度维持在了20%左右。而2004年的时候，润扬长江公路大桥就采用了S型缠丝加上柔性涂料与除湿系统，运用这些系统要求涂层环境符合有关标准。技术工艺操作较多，然而后期的维护比传统保护系统更便利。这这一大桥的主缆在前五个月的相对湿度较高，也就是2005年的3-6月，没一个月的相对湿度都在85%以上，但是从9月份开始，相对湿度就不断下降，到了12月中旬的时候，其相对湿度逐渐下降到35%。因为中国并没有实现柔性涂层的供应，为了让悬索桥主缆面防护系统能够具有更好的密封性，有必要根据中国目前已有的技术，使用S型缠丝+聚硫橡胶包覆层+涂层除湿保护系统也十分有限，在中国的虎门2号桥上就使用这一系统获得了突出成果。

结论：总之，随着我国悬索桥施工项目数量的增加，在一般应用中，主缆保护技术的研究是必不可少的，即使传统的主缆防护系统获得了更为宽广的使用，但是很难从根本上避免电缆的腐蚀。所以，去除防护系统采用s型绕线+柔性涂覆系统和圆绕线+带式系统，能够带式系统，都能够完成主缆表面的保护密封，以此来良好预防腐蚀。

参考文献：

[1]叶觉明, 欧阳恺. 悬索桥主缆除湿防腐蚀技术应用和探讨[J]. 腐蚀与防护, 2004(12):25-27+30.

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