悬索桥主缆综合防护体系的应用

《悬索桥主缆综合防护体系的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

第12期悬索桥主缆综合防护体系的应用45悬索桥主缆综合防护体系的应用罗杰(武汉桥梁建筑工程监理有限公司，湖北武汉430034)摘要：悬索桥主缆腐蚀一直是悬索桥长效安全营运必须面对的问题，采用主缆防护体系能有效地减少外界不利因素对主缆钢丝的腐蚀和破坏，但是不同的主缆防护体系其一功效亦不一样。经过不断发展与实践，现今悬索桥主缆综合|l_0_I[l—二——二——二——二——l^．“朴一防护体系越来越受到人们重视。通过讨论传统的主缆防护体系，结合工程实践，专门开发了悬索桥主缆“s形钢丝缠绕图1主缆外层防护+软性涂料涂装+主缆内部干燥空气除湿”综合防护体系，该综合防护体系施工主要包括主缆缠丝、缠丝表面涂装、索主缆防护体系不能完全避免主缆钢丝的锈蚀。夹等构件密封、主缆除湿等，重点介绍该综合防护体系的特美国于20世纪60、70年代还开发了合成护套点，探讨实际施工方法，并应用在具体工程中。和缠带方法，其目的是取代圆钢丝缠绕和涂层，使主关键词：悬索桥，主缆；防腐涂装；除湿系统；密封；检缆外层达到更好的密封效果。但是这种防护层也无查l修复法去除施工期间主缆内部积留的水分，而且该方法施工工艺较繁琐，现场施工强度较大，防护效果不理1悬索桥主缆传统防护体系想，并未得到推广。经过改进，缠带方法现在主要用于老桥主缆防护改造。主缆是悬索桥的主要受力结构，由于其长期暴露在大气环境中，受各种不利因素影响，容易出现钢丝锈蚀直至失效等情况，使主缆结构和悬索桥安全2“S形钢丝缠绕+软性涂料涂装+主缆干受到极大威胁。为解决高强度钢丝主缆锈蚀失效问燥空气除湿”综合防护体系题，悬索桥主缆需要建立防腐蚀保护体系。传统防护体系存在的问题，促使人们加强和改为了延长主缆的安全使用寿命，现代悬索桥主进防护体系。20世纪末，日本在修建海峡大桥时，缆应用的主要防护措施：采用热镀锌钢丝，密封材料考虑到海洋腐蚀环境更严峻，专门开发了S形缠绕采用红丹腻子和锌基腻子等，通过主缆外部钢丝缠钢丝(图2)和主缆除湿方法。丝和涂料涂装提高主缆钢丝的耐腐蚀性能，形成一层铠装防护l1]。悬索桥传统的主缆防护体系是“防S形钢丝作为主缆缠丝，缠绕后钢丝问相互压腐腻子+缠绕钢丝+外部涂层”(图1)，以此防止水扣为一体(图3)，密封效果良好，可以有效地阻挡雨分、有害和污染气体侵入主缆，造成钢丝腐蚀。但在水和海雾凝结水的侵入，以减少酸性介质对悬索桥实际应用中，这些措施未能达到理想效果。不仅施主缆的腐蚀，提高悬索桥主缆的使用寿命。工中渗入的水分残留在主缆内无法排出，而且防护缠丝后采用柔性涂料进行涂装。柔性涂料最大腻子容易出现开裂和氧化等现象，外表面涂料涂层、的优点是可以用于变形大的结构密封。成桥后在荷嵌缝材料在空气中也容易出现老化开裂，空气中的载和温度变化条件下，主缆的长度、直径都可能会发水分和化学成分容易通过这些开裂位置及钢丝缠绕生变化，柔性材料的这一特性刚好能满足缠丝层的层的裂缝侵入主缆内，这种易腐蚀的环境如果不发变形要求。生根本性改变，那么主缆的腐蚀就无法避免_2]。美S形钢丝缠丝和柔性涂料涂层(加之索夹边缘国、日本、英国及其他欧洲国家在对采用此种防腐体密封)对主缆的外层可以起到较好的密封效果，但不系的悬索桥的主缆打开检查结果，都印证了传统的能解决施工期间的积水问题，主缆除湿系统可以通收稿日期：2013—08—22作者简介：罗杰(1986一)，男，助理工程师，2009年毕业于石家庄铁道学院(现石家庄铁道大学)测绘专业，工学学士。 46桥梁检测与加固种主缆综合防护体系，正在施工的洞庭湖大桥、虎门二桥等都设计应用了主缆综合防护体系。从应用效果看，除体系设计外，施工也是改进和提高体系防护效果的重要因素。3．1综合防护体系施工方法主缆综合防护体系施工主要包括：主缆缠丝、缠单位丝表面涂装、索夹密封、主缆除湿。s形缠绕钢丝涂层(1)主缆缠丝。由于施工会造成主缆污染和损伤，在缠丝前需对主缆钢丝表面进行清理，油污污染处用有机溶剂进行清洁。生锈处先用钢丝刷清理，>／主缆钢丝然后进行富锌底漆喷涂。在确认主缆表面无明显油＼．．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．—．．』污、缺陷后，再进行缠丝。主要依靠缠丝机进行S形图2S形缠绕钢丝横截面示意钢丝缠丝施工，索夹首尾端可用手工缠丝。具体步骤如下：在起始端将钢丝固定在索夹拉杆上，缠丝3圈左右后停止，点焊固结，再缓慢缠绕3圈左右停机，人工用木槌、尼龙棒将钢丝嵌入索夹环缝内(如有必要可用楔子楔紧)，进行索夹间机械缠丝。在索夹缠丝节段尾端需预留人工缠丝所需长度的钢丝，进行手工缠丝。一般在二期恒载条件下进行缠丝，有时也采用“先缠丝后铺装”施工(此工况下需要主缆承受荷载达到成桥状态下的80_3])。考虑到荷载影响，主缆长度、直径都会发生变化，因此在缠丝过程中需增加S形钢丝缠丝张力，其目的是保证在图3缠丝后的S形钢丝表面成桥状态下，缠绕钢丝对主缆表面的残余张力大于0，使其与主缆密贴。过干燥空气消除主缆内部积水和渗透水分。(2)主缆缠丝表面涂装。主缆缠丝涂装一般分主缆除湿主要是改善主缆防护层内的空气湿度为3层涂装，即底漆、中层漆、面漆。主缆缠丝涂层状态，避免或减少水分和较高湿度对主缆钢丝的腐可采用柔韧性环氧树脂底漆、中层漆+柔韧性氟树蚀。通过向主缆内部强制性输入干燥空气，通过干脂面漆的组合。底漆为环氧富锌底漆(锌表面专燥空气的流动降低主缆空隙内的湿度。主缆的s形用)。中层漆可选用环氧树脂封闭漆(对主缆表面的钢丝缠丝和柔性涂料涂层将干燥的主缆内部环境与封闭起决定性作用，同时能与面层涂料相容)。面漆外界大气隔离，保持主缆内部干燥。主缆除湿的目采用具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、耐热标值是将主缆内部湿度控制在6O以下。主缆除性、耐化学品性的氟树脂面漆，由于氟树脂面漆表面湿时，可以应用先进的监控系统，监测主缆内部湿光滑，为了主缆检修时人员行走安全，在主缆表面增度、温度，调节干燥空气的压力和流量，控制除湿设加约40cm宽度的氟树脂防滑层。备运行。(3)索夹(含进排气索夹)密封。首先应对其表面进行清洁，清理索夹缝隙中的杂质、可能存在的油污等。采用清洗剂等除去油污，用砂纸或笔形打磨3主缆综合防护体系的施工方法和工程实例机打磨等物理性地除去杂质后，用棉纱沾清洗剂清近年来，悬索桥主缆“S形钢丝缠绕+软性涂料理，并充分地干燥。在索夹直缝外侧贴标记带，以防涂装+干燥空气除湿”综合防护体系在国内快速推止密封施工中污染其余表面。将密封胶用专用胶广应用，继2012年泰州长江公路大桥、南京长江第机、刮刀等注入，填充至索夹端面位置略超一点，嵌四大桥主缆应用综合防护体系后，马鞍山长江公路填过程中做到填实，并用专用刮刀进行修整，使表面大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥等项目正在安装应用这平滑、边界平顺(图4)。24h后修型，对密封胶层进 总第12期悬索桥主缆综合防护体系的应用47行处理，修补表面的气泡等缺陷，使表面平整，最后3．2综合防护体系施工实例对密封胶层涂装柔韧性氟树脂面漆。南京某悬索桥的防腐体系采用“S形钢丝缠绕(4)主缆除湿。主缆除湿的目标值是将主缆内+软性涂料涂装+主缆干燥空气除湿”综合防护体部湿度控制在6O以下。同时，为避免送气温度过系。南京地处中纬度地区，属于亚热带季风气候，具高会加快钢丝镀锌层腐蚀速度，应限制送气温度。有冬冷夏热、四季分明的特点。年降水量在1000主缆除湿系统包括转轮除湿机组、过滤装置、热交换mm以上，属于湿润地区。其大气污染物主要为二器、高压风机、冷却器、消声器、送气系统、进排气索氧化硫、氮氧化合物。夹及相应的配套控制系统(图5)。工作流程为：空该桥主缆涂装采用锌表面专用底漆+环氧树脂气粗过滤一精过滤一干燥空气加压供气一冷却一管中层漆+氟树脂面漆组合，其厚度分别为40m、道输气一进气罩主缆内部除湿一排气罩排气。130m(分2层涂装)、60um(分2层涂装)。每道漆涂装前对其相应指标进行了检测。涂装后对其干膜厚度进行了测量，最后一道面漆涂装时检测其湿膜厚度。在全桥涂装后，同时对进气索夹输送空气，在主缆表面及相关索夹密封处进行气密性检查。索夹封闭时外表采用与主缆颜色一致的面漆涂装，索夹的各部位采用的材料及施工工艺略有不同(表1)。表1索夹密封施工工艺图4索夹密封该桥每个塔顶安装1套除湿设备。外部送气管道采用RTP管，接头采用金属软管，各金属管道、托架等均进行镀锌处理。限制送气压力不超过3000Pa(避免破坏涂装层)，除湿机出口相对湿度不超过40，主缆内空气湿度控制在55以下。在运营半年后，监控发现有个别排气索夹的压图5主缆除湿系统示意力与设计值有较大出入。根据数据反馈，预判主缆考虑到主缆涂装粘附力及送气压力的关系，根出现漏气情况。随后，维修人员在相应索夹处主缆据经验，送气距离不宜超过200m。主缆密封效果表面涂抹肥皂水，经检查发现有漏气点(缠丝缝裂直接影响主缆除湿，在进排气索夹及送气管道安装开)1处，缆套环缝漏气点(边缘开裂)1处。因此，对后，应先对主缆气密性、索夹接头气密性进行检测。主缆漏气部分进行聚硫萄封胶密封，然后涂装(图若发现有漏气点，则及时处理。机械设备安装后，进6)，同时割除缆套环缝密封胶1cm后，再重新密封。入系统调试阶段。调试时，检查气密性，确定最终的在进行维修24h后进行全桥输气试验，发现相应索送气压力及送气量，并检查系统温度、湿度等参数。夹处压力达到设计状态，证明修补成功。 48桥梁检测与加固通过监控系统可实时监控和调整送气温度、湿度和压力，具有施工简单、可靠性高、检查维修方便等优点，南京长江第四大桥、泰州长江大桥等悬索桥防腐体系选用了该综合防护体系。虽然该综合体系在主缆除湿方面具备广阔前景，但是对S形钢丝的产品品质、主缆缠丝施工质量也提出了较高的要求，同时也需要提高涂料和RTP管的耐久性，需找到更适合的材料和施工方法以完善该综合防护体系。参考文献：图6主缆漏气修复[1]叶觉明，李荣庆．现代悬索桥主缆防护现状与展望[J]．桥梁建设，2009，(6)：67—71．4结语[2]彭关中，缪小平，范良凯，等．悬索桥主缆防腐涂装体系研究现状及进展[J]．涂料工业，2Oll，(5)：6O一63．“S形钢丝缠绕+软性涂料涂装+主缆干燥空[3]程建新，沈良成，金仓，等．润扬大桥悬索桥S形钢气除湿”综合防护体系能有效控制主缆钢丝腐蚀，且丝缠丝技术口]．桥梁建设，2004，(4)：47—49．