摘要:近年来,大跨径悬索桥的快速发展,不仅促进了道路行业的便利,更能带动某些地区经济的发展。大跨径悬索桥主缆工程也在逐步发展壮大。由于悬索桥长期处于露天环境中,容易受到外界环境的侵蚀,造成主缆腐蚀而使其使用寿命降低,造成安全隐患。因而,悬索桥主缆的防腐等问题成为当前悬索桥工程的重要话题。从悬索桥主缆的加工、运输、储存等过程都进行一系列的精心维护。
关键词:悬索桥主缆;防腐保护 ;剖析与建议
引言
本文就现阶段大跨径悬索桥主缆存在的问题及现状做简要剖析,另外在悬索桥周围设置防潮或者吸水装置来保证悬索桥主缆能够在干燥的环境中发挥应有的功能。
一、大跨径悬索桥主缆存在的问题
大跨径悬索桥在近几年来发展迅速,尤其在地域条件复杂的地方,悬索桥主缆发挥了极大的作用,连接两边的险要地势,为人们的日常生活带来便利,同时推动经济、文化等各方面发展。在高山或者河流的上方等建立大跨径悬索桥,尤其注意主缆的防腐和防潮等保护问题,加强安装及使用时的保护,减少主缆的磨损和破坏,延长使用功能。下面我们主要介绍大跨径悬索桥主缆普遍存在的几种问题:
1、大跨径悬索桥通常也称为吊桥。悬索桥是一种施工难度较大的建筑物,不论是加工、运输或储存过程都必须采取防护隔离措施,避免外界不利环境的腐蚀影响,减少维护费用,降低悬索桥工程造价。目前,对悬索桥主缆的腐蚀问题仍然采用传统的防护模式。例如,在对主缆的腐蚀进行测试时,会发现在主缆的表面完好,而内部已经出现腐蚀断裂现象,严重影响悬索桥的安全,破坏了主缆的结构,从而降低其使用寿命。另外,在对另一悬索桥进行检测时发现,在主缆的下部存在积水现象,主缆的两侧和下部存在锈蚀,内部的钢丝已生锈,甚至断裂。针对此种现象,应当在悬索桥主缆的适当位置安装检测装置,一旦出现危险及时发现预警,避免造成损失。
2、大跨径悬索桥的发展
20世纪90年代初开始,国内也进入发展悬索桥的队伍之中,如江阴江大桥,润扬长江大桥、香港青马大桥等上千米的大跨度桥梁陆续建成。正因如此的工程为我国的悬索桥的发展做出了不可磨灭的贡献,为未来悬索桥的发展奠定了坚实基础。但是,相关人员在悬索桥使用一定的年限后,发现主缆已经锈蚀、断裂现象。因此,悬索桥主缆的防腐问题也被引起一定的重视。
三、悬索桥腐蚀现象发生的原理
1、腐蚀对于大部分悬索桥来说是一种普遍的现象。造成这种现象的原因也是多种多样的。大跨径悬索桥所在地区的环境条件,主缆的加工,运输和储存等一系列的过程的保护措施和防潮措施,加快了主缆腐蚀的速度。因而,每一环节的加强措施必须严格按照规范规定进行施工。在悬索桥使用时,主缆因外界环境腐蚀,导致主缆的破损,使得外界雨水进入,在风的作用下,进一步加快了主缆腐蚀速度。腐蚀会减少主缆的有效作用面积,增大钢丝的部分应力,从而使主缆的速度加快,这样便形成了恶性循环。
关于腐蚀的问题,很多国内和国外的有关权威人士对悬索桥主缆的机理做了试验。试验时专家分别对主缆的不同部位的抗腐蚀性做了研究,再分别变换环境,结果表明,主缆的两个侧面更容易受到腐蚀,因而,加强主缆两侧的防护措施不容忽视。针对这种现象,有关人士提出应当对主缆的密封性以及空气干燥技术进行深入的研究并适用于悬索桥工程中。
四、悬索桥主缆防腐防护措施和保护方法
1、主缆内部干燥空气除湿法
在悬索桥主缆安装前,对主缆采取措施,例如向主缆的内部注入干燥空气,或者将多余的水分抽走,保持内部持续干燥性。当然,在主缆安装的过程中,设置检测仪器,发出报警,及时改变施工方案,排气除湿,避免返工的可能。类似试验也表明,只有在主缆保持干燥的环境下施工,才能延长悬索桥主缆的使用寿命,最大的提高其使用价值。
悬索桥主缆采用干燥空气来达到除湿的目的,在我国的很多桥梁建设工程中得到验证。我国的润扬长江公路大桥首次使用了除湿系统对主缆进行除湿防腐监测,此系统通过干燥的空气,以提高主缆钢丝的强度,从而提高悬索桥的使用寿命。先进的除湿系统,不仅保证悬索桥主缆的结构不被破坏而引起的腐蚀,而且大大降低了检修费用,保证人们的正常通行,给社会的发展带来各方面的便利。
2、橡胶涂层法
目前,悬索桥主缆采用传统的涂层法。方法是在主缆钢丝上涂刷腻子来防止外界环境的侵蚀。随着社会的不断进步,一些新技术也应用到主缆的防腐和保护上。如橡胶缠带法,即在主缆的表面用特殊的合成材料缠绕,从而达到对主缆的保护作用。具体方法是对主缆进行缠绕时,采用螺旋的方法,对缠绕物进行加热,膨胀后增加了主缆间的密实性。
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3、腻子钢丝缠绕涂层法
目前,传统的主缆防腐方法是腻子涂层法,即对主缆的表面按照顺序层层涂刷,尤其注意当主缆弯折易出现凹凸不平的部位,重点涂刷,合理的制定实施计划,严格按照正确的施工方法进行防护处理,这样不仅能阻止外界环境中的不利因素或物质进入主缆内部,还避免引起主缆的腐蚀破坏,增加悬索桥的寿命。
4、提高悬索桥主缆的强度
在选择悬索桥主缆的制作材料和组成材料时,从物理原理上考虑应是使用具有较高强度的材料,严格主缆的制作过程,找出能够让主缆材料发挥正常功能的条件,在必要时进行材料的试验段,以便在正式安装悬索桥时在最佳的环境条件下进行,保证各个工序正确安装,从而确定悬索桥主缆的强度。
5、增强悬索桥主缆的老化性能
同样,在对悬索桥结构设计时,悬索桥主缆结构的材料必须具备一定的老化性能。外界环境的影响,如恶劣条件下雨水的侵蚀、风力的撞击,一段时间后必然会对主缆造成一定的损坏,老化速度快,降低主缆的使用寿命。因此,在试验材料时加入抗氧化剂,增加悬索桥主缆的性能,从而延长悬索桥的功能要求。
6、选择先进的机械设备
悬索桥主缆的防腐措施还包括对先进机械设备的选择。优先选择先进的机械设备,不仅提高主缆的安装效率,而且能保证主缆的安装精度,使主缆的对接更能减少两部分缝隙,减少外界有害气体的腐蚀,将腐蚀的风险提前或做好防护措施。
7、选择优秀技术人员
悬索桥主缆防腐保护问题的加强,需要专业性较强的技术人员的作业和管理。只有加强作业人员的安全意识和质量意识,才能使主缆的安装符合国家标准和相应的验收规范规定。管理人员应当对悬索桥主缆安装的每一阶段做好防腐工作的检验检测,做到细致、全面,只有严格每一个施工工序,才能保证主缆的质量,主缆的防腐保护问题才能得到落实,严把质量关并定期对悬索桥主缆检测,检测主缆的湿度及水分,对出现的问题及时解决,保证悬索桥的正常运行。
8、增加施工的监管力度
为保证悬索桥主缆的防腐保护工作能够正常的进行,加大对主缆安装的监管力度,加强对主缆的维修检测,制定经常性、定期的检查监测,节假日前后的检查以及在大风、大雨后应当对悬索桥主缆的锈蚀情况进行重点监测。发现锈蚀问题及时解决,以免影响悬索桥的正常使用。
五、大跨径悬索桥主缆防腐保护的有关建议
1、建议对有破坏迹象的主缆部分进行修复
随着悬索桥主缆完成时间的推移,因为主缆长期处于比较恶劣的环境中,受外界环境的干扰,各种不利因素的存在,主缆腐蚀现象时有发生。为避免更换整个主缆工程或者重新建立悬索桥主缆,需对部分主缆的破损进行修复,采用新技术、新材料,针对不同情况进行修复。如此一来,不仅节约重新安装主缆的成本,而且不影响悬索桥的正常运行。
2、建议悬索桥主缆采用轻质、高强的材料
随着科技发展的不断进步,一些质量轻、强度高、耐久性、耐腐蚀性的高强材料相继产生,为各行各业提供了经济、耐用的材料,悬索桥工程也不例外。为使悬索桥主缆工程的防腐保护的工作量减小,因而在制作主缆构件时必须选择高强度、耐腐蚀性的材料进行加工,从根本上增加悬索桥主缆的强度、耐腐蚀性,增大与外界环境的适应能力,从根本上加强悬索桥主缆的防腐工作,进而延长悬索桥的使用功能。近年来,纤维增强热固性、热塑性树脂基复合材料在土木工程中得到广泛的应用,它的轻质高强以及耐腐蚀性在恶劣环境中发挥着重大作用,因此,这种材料为悬索桥主缆工程提供了良好的发展方向。
3、安装干燥除湿设备
对悬索桥主缆防腐保护工作需要加强并采取完善措施。安装除湿干燥设备是防腐工作的又一重要内容,先进的仪器监测,能够时时对主缆的腐蚀程度及大小做出正确的评估,防止腐蚀部分的继续扩大,减小经济损失甚至危及生命安全,及时对悬索桥主缆监测,对主缆的寿命起着重要的作用。
六、小结
大跨径悬索桥主缆的应用在逐步发展壮大,同时推动了桥梁等工程的发展。在今后的发展中,悬索桥主缆的防腐保护工作结合传统的保护模式,应进一步创新发展,采用新技术,用轻质高强的新材料代替旧材料,从根本上降低悬索桥主缆的锈蚀程度,降低工程成本,提高悬索桥的使用寿命,使桥梁工程的发展应用到各个地区,为经济和社会的发展创造良好条件。
参考文献:
[1]朱艳梅,张永水,舒传海.大跨径悬索桥主缆防腐蚀技术的研究[J].华东公路,2013(05):29-31.
[2]陈胜. 大跨悬索桥主缆防护的分析研究[D].大连理工大学,2012.
论文作者:何润
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/22
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