广东省南澳县气象局 广东南澳 515900
摘要：本文依据防雷技术规范要求，同时考虑跨海大桥这一特殊建筑物的特点，结合最新工程技术应用，提出全面可行的设计方案。
关键词：直击雷；防雷技术；跨海大桥
一、前言
跨海大桥是横跨海峡，海湾等海上的桥梁，一般这类桥梁都比较长，短则几千米，长则数十千米，所以对各项技术的要求都非常高，非常严苛，是顶尖桥梁技术的体现。南澳跨海大桥2009年1月开工建设，2015年1月1日，通车试运营。南澳大桥起点在汕头市澄海区莱芜围中部，终点在南澳县长山尾烟墩山角附近，从而接入环岛公路。路线长约11.08公里，其中桥梁全长9341米，路基宽度12米，桥梁净宽11米。这是广东省内第一条真正意义上的跨海大桥，是连接广东唯一海岛县南澳县和大陆的跨海大桥。大桥的建成将从根本上解决南澳海岛7万居民和岛外游客进出岛难题。南澳岛是广东唯一的海岛县，属亚热带海洋性气候。根据气象资料统计[1]，年平均雷暴日数为44天，最多为73天，按防雷设计规范，确定大桥为多雷暴区。而跨海大桥又处在海洋之中，周围空旷，更容易遭到雷电袭击[2]。
二、防直击雷设计
2.1跨海大桥的接闪装置设计
目前全国各地都在兴建各种大型桥梁，而不同的防雷设计单位及其人员对于大桥的防直击雷设计措施存在不同的理解和作法[3]，对于大桥的直接雷击的防护属于建筑物外部防雷的范畴，根据国际电工委员会的雷电防护技术标准：IEC62305-3，主要应该采取使雷电流接闪、引下和接地等防护措施[4]，作者认为可根据对跨海大桥自身的特点及桥上的设施的考虑，可利用桥梁自身的钢筋基础做一个整体的自然接地体，利用桥梁柱内主筋做引下线和等电位连接，并安装接闪杆、接闪带，利用金属护栏、金属构件等做为大桥的的接闪装置。而自然接地体的设计宜利用桥墩的钢筋网做可靠焊接，并与大桥柱筋连接，利用柱内主筋做引下线。
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2.1.1大桥接闪杆的设计
可以采用直接在桥梁的某些部位，安装避雷针、避雷带、避雷网格或组合，采用流行的滚球设计方法，即假想利用半径45m的滚球（根据二类防雷标准的要求，确定滚球半径为45m，沿着需要防直接雷击的部位滚动，当球体只接触接闪器或地面或与地面相连的能承受雷击的桥体结构时，而不接触需要保护的任何部位，则认为所布置的接闪器已经能满足防直接雷击的需要[3]。如下图所示，作者认为南澳跨海大桥的接闪杆可设在索塔顶部，其保护范围应覆盖索塔顶部，接闪杆采用圆钢或钢管制成时，应符合下列规定：1、杆长1m以下时，圆钢不应小于12mm，钢管不应小于20mm，2、杆长1m-2m时，圆钢不应小于16mm，钢管不应小于25mm。其接闪杆的接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径宜为4.8mm，最大宜为12.7mm。
2.1.2接闪带的设计
桥索塔顶部的接闪带布置1、接闪带宜采用大于16mm的镀锌圆钢，每隔lm（转角处0.5m）设一个的支持卡，卡高15cm，为防止桥梁主体受雷击破坏发生坠物，接闪带应敷设于外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可以敷设于外墙外表面或屋檐边垂直面外。2、桥梁接闪带宜利用其金属护栏做为接闪带，并做可靠连接。
2.1.3引下线的设计要求
引下线的设计一般有两种方式，一种是利用索塔内的钢筋（体），另一种则采用扁铜或者热镀锌扁钢单独引下[3]，在南澳跨海大桥引下线的设计作者认为可在进行防雷设计时根据具体情况加以考虑。应利用桥梁本身柱主筋做为引下线，其主筋应选用≥Φ16柱筋2条，或＜Φ16，≥Φ10柱筋4根。
2.1.3.1索塔引下线设计
考虑南澳跨海大桥索塔是一个高点，作者认为可从索塔顶部沿斜拉索杆引下，各引下线上部作良好的等电位 连接，下部与桥墩内的柱筋引下线相连。避雷针，避雷带与索塔引下线应作良好的电气焊接。
2.1.3.2桥墩引下线设计
桥墩引下线可利用桥混凝土箱梁内<M8mm以上的主筋作为引下线，该装置上端与桥面等电位连接线连接.下端与暗缚在桥墩、承台内的50X5镀锌扁钢连接，再与桩基础内钢筋组连接。利用桩基础内的钢筋及钢护筒作为接地体，在承台底部与引下线连接。每个桥墩各设四根引下线。
2.1.4供配电系统、信号系统的防雷设计
大桥本就是一项巨大的系统工程，其中包含了众多的用电设施，如（信号灯，路灯等）及庞大的计算机网络系统，有必要对其进行防雷保护设计。而供配电系统、信号系统的过电压防护设计就成为与地面上建筑物相类似的设计。作者认为设计时需要注意一下以下要点：可通过等电位连接来布线同时电源的SPD和信号的SPD应选择在适当的位置安装。
三.结语
本文通过对大桥防直接雷击设计的初步分析，如何相对安全可靠、经济合理的防雷设计措施，对大桥防直接雷击提供了较优化的设计方案，应依据跨海大桥自身的特点进行防雷设计，南澳跨海大桥作为大跨度的构筑物，利用其自身的结构特点进行防雷设计，即把全部桥体当作等效地来使用，同时因为是跨海大桥，应考虑海水的腐蚀性比较大，加上海潮的冲击，防雷保护设计时应充分考虑接地金属体的牺牲阳极保护法[2]。
参考文献：
[1]、翁永安，杨凤群，张树勇 海岛雷暴的气候特征与安全防护，粤东闽西南文集
[2]、施广全，陆峰毅 某跨海大桥的防雷设计，第五届中国国际防雷论坛文摘
[3]、陈军，胡波华 大桥防直接雷击设计初步分析，浙江海洋学院学报，2007，9（62）355-357。
[4]、国际电工委员会IEC/TC81防雷技术分会.IEC61024-1建筑物的雷电防护第一部分：一般原则[S].1990.
论文作者:翁永安
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/20
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