悬索桥主缆防护技术与趋势_许晴爽.pdf

道路桥梁建 筑 技 术 开 发 123Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月悬索桥主缆防护技术与趋势许晴爽1，陈焕勇1，刘 健1，闵 亮2，许丽丽2（1.深中通道管理中心，广东中山 528400；2.江苏中矿大大正表面工程技术有限公司，江苏徐州 221000）摘要 悬索桥的主缆是大桥的生命线，具有不可更换的特性，主缆长期暴露在大气环境中，经受着各种不利的环境的腐蚀，导致主要钢丝易腐蚀。结合对悬索桥主缆防护的现场调研及文献查阅，介绍国内外悬索桥主缆防护技术现状，分析和探讨未来悬索桥主缆防护技术的发展及应用问题。关键词 悬索桥；主缆；防护；技术现状；发展趋势 中图分类号U 448.25 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）02-0123-03PROTECTION TECHNOLOGY AND TREND OF MAIN CABLE OF SUSPENSION BRIDGEXu Qing-shuang，Chen Huan-yong，Liu Jian，Min Liang，Xu Li-li AbstractThe main cable of the suspension bridge is the lifeline of the bridge,which has the irreplaceable characteristics.The main cable is exposed to the atmospheric environment for a long time,and is subjected to the corrosion of various adverse environments,leading to the easy corrosion of the main steel wire.Combined with the field investigation and literature review of main cable protection of suspension bridge,this paper introduces the current situation of main cable protection technology at home and abroad,and analyzes the development and application of main cable protection technology in the future.Keywordssuspension bridge;main cable;protection;technical status;development trend随着科学技术、建筑材料和交通运输的快速发展，现代悬索桥向着超大跨度方向发展1，对主缆强度和防腐性能要求更高。现在国内外已建悬索桥主缆钢丝受损或受腐蚀而失效的问题日益严重2，在运行几年后几乎都有钢丝强度损失的现象，给生命安全带来威胁。通过查阅文献资料以及调研国内典型悬索桥进行了总结与探讨39，调研范围包括龙江特大桥、几江长江大桥、清水河大桥、洞庭湖大桥、杨泗港大桥、鹦鹉洲大桥、南沙大桥、润扬大桥、南京栖霞山长江大桥和泰州桥等典型桥梁。1 悬索桥典型主缆防护技术及应用现状1.1 典型主缆防护技术及应用调研结果表明，近年来新建大跨径悬索桥主缆基本均安装了主缆除湿系统，主缆除湿技术在逐步发展，制约主缆除湿技术发展的主因是主缆系统的密封防护效果。与主缆除湿配套的密封防护主要有4种方案，这4种典型主缆密封防护技术按照时间发展的顺序可以归纳为：S形缠丝+柔性涂料方案、不干性防腐腻子+圆形缠丝+硫化型橡胶密封剂+耐候性面漆方案、S形缠丝+硫化型橡胶密封剂+高耐候面漆方案、S形或圆形缠绕钢丝+缠包带方案。方案1是从日本直接技术引进的主缆密封防护技术，始于润扬长江大桥，终于南京长江四桥，之后未再使用；方案2主缆密封防护技术与除湿技术互相适应进程中的一个过渡技术方案，全国大跨径悬索桥中，仅鹦鹉洲长江大桥使用过一次，因为主缆除湿技术的采用，后期所有的悬索桥都取消了主缆钢丝不干性防腐腻子填缝；方案3是考虑到纯柔性涂料涂层与除湿系统配套使用时，密封效果不佳这一缺陷发展起来的，目前是应用较多的设计方案之一；方案4从清水河大桥、龙江特大桥发展起来的，以缠包带作为主要密封材料的方案，也是应用较多的设计方案之一。1.2 典型主缆防护技术特点分析当前与主缆除湿系统配套的4种典型主缆防护技术中，柔性涂料层普遍存在涂层太薄，气密性不足的问题，目前相关桥梁正在进行维修优化处理；悬索桥主缆防护的技术经历了从“单纯密封防护技术”到“除湿+密封防护”复合技术的发展，出现了“腻子层+硫化型橡胶密封剂+耐候性面漆”的方案，由于其对除湿系统有一定的影响，该技术方案也逐步退出了市场。当前，大跨径悬索桥主缆密封防护技术的设计基本采用方案3、方案4，这也是当前建设单位、设计单位、施工单位公认的两种相对可靠的技术方案。1.2.1 防护机理分析如图1所示方案3包含了富锌底漆的阴极保护作用，硫化型橡胶密封剂具有超强的粘附强度紧紧硫化收稿日期：20230119作者简介：许晴爽（1994），女，广东汕头人，工程师，主要研究方向为高速公路建设管理。道路桥梁建 筑 技 术 开 发124 Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月在缠绕钢丝表面，形成化学键结合力，高耐候面漆一般选择自清洁型氟碳面漆，具有优良耐候性、耐污性、美观性。本方案是一个兼具阴极保护、化学键结合、优良耐候性能的复合技术方案。主缆钢丝缠绕钢丝镀锌件底漆镀锌件底漆密封胶环氧云铁中间漆高耐候性漆面图1 硫化型橡胶密封剂方案的防护机理如图2所示方案4中氯磺化聚乙烯缠包带具有优良的抗撕裂强度与硫化密封性能，能起到密封防护的作用，但缺少阴极保护作用、与缠绕钢丝间也无化学键结合。氯磺化聚乙烯自身的耐候性能、耐污性能也需不断提升。主缆钢丝缠绕镀锌钢丝CSM防滑层缠包带图2 缠包带方案的防护机理1.2.2 防护效果分析方案3和方案4的密封原理如图3、图4所示，可以看到，两种方案的密封原理不同，硫化型橡胶密封剂因为与主缆缠绕钢丝之间超强的粘结强度（180剥离强度高达10 kN/m），而氯磺化聚乙烯缠包带与主缆缠绕钢丝之间的粘结强度较小。在部分区域（例如进气夹附近、靠近主塔应力最大处），缠包带容易发生松垮或局部泄露，而硫化型橡胶密封剂会紧紧粘附住主缆钢丝，依靠自身的粘附力及弹性，始终与主缆钢丝随动，耐疲劳性能能够得到保障。方案的实际外观效果整体优良，密封隐患点少，实际调研发现本方案的整体外观与密封效果表现优良。截面图密封胶气夹主缆干空气干空气图3 硫化型橡胶密封剂密封效果示意截面图缠绕带气夹主缆干空气干空气气体外泄图4 缠包带方案密封效果示意1.2.3 缠包带特性分析目前，采用的缠包带有进口缠包带也有国产缠包带，两者的施工性能相当。进口氯磺化聚乙烯缠包带耐污性明显欠缺，需要进一步提升；国产氯磺化聚乙烯缠包带耐污性较好，但外观均匀度、耐UV性能、硫化稳定性仍需要进一步的提升。由于受工艺操作原因，两者的干空气传输效果都不甚理想，螺纹搭接处存在部分硫化不充分、密封效果一般的情况。后期缠包带施工需要加大施工装置开发及工艺优化研究。1.2.4 腐蚀环境对主缆防护的影响不同腐蚀环境下大跨径悬索桥主缆密封防护技术方案，一般大气环境下的主缆防护方案目前较多的采用了方案3，海洋环境下的主缆防护方案较多采用方案4，而且整体防护效果较好。1.2.5 其他影响主缆防护效果的因素影响主缆密封防护效果的还有主缆索夹（环缝、直缝、螺栓孔）密封，受桥梁施工工序问题导致索夹会有局部滑移，且索夹承受桥梁振动、热胀冷缩等应力变化，主缆除湿主要漏气点还出现在索夹环缝、对接缝、索夹螺栓等部位，该区域的密封需要使用“中空O形圈+硫化型橡胶密封剂+高耐候涂料”、螺栓孔外移等新技术来系统解决。2 主缆防护技术发展趋势（1）行业标准化：当前悬索桥主缆密封防护的行业标准只有JT/T 6942007悬索桥主缆防腐涂装技术条件，随着材料的进步，标准中的硫化型橡胶密封剂、柔性涂料等技术指标已经落后于当前应用材料实际技术指标，对于近期设计较多的“氯磺化聚乙烯缠包带”方案更是没有任何技术标准、材料检验标准、质量验收规范。标准的更新或制修订未能赶上行业发展速度，这一问题应该得到行业的高度重视。（2）施工智能化：当前悬索桥主缆密封防护技术的施工基本上还是以人工涂装或者人工缠带等为主（简单使用到一些半自动化工具），整体施工质量受工人熟练化程度影响较大，在国家交通科技快速发展的今天，标准化施工及智能化施工在悬索桥主缆防护技术上还有很大的发挥空间。（3）验收规范化：“硫化型橡胶密封剂+高耐候面漆”方案有质量验收规范，但是对于新型使用的柔性、自清洁性的高耐候涂料无法进行检测、验收；氯磺化聚乙烯方案无国家、行业的验收标准及规范，导致建设单位、监理单位难以有效验收施工质量。道路桥梁建 筑 技 术 开 发 125Roads and BridgesBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月软弱地基条件下桥梁病害智能检测方法设计王 超（山东省公路桥梁检测中心有限公司，山东东营 257091）摘要 现阶段我国桥梁病害检测存在检测效率不高的问题，为满足对桥梁病害的智能检测需求，现提出软弱地基条件下桥梁病害智能检测方法设计。通过建立原始数据集，提取出桥梁病害的多方面特征，进行裂缝等级的判定，从而建立出桥梁病害智能检测模型，实现对桥梁病害的科学诊断。最后进行实验，通过与常规的桥梁病害检测方法进行对比，证明提出的桥梁病害智能检测方法在检测效率上优于常规方法，有助于降低桥梁结构安全风险，对桥梁病害检测研究提供理论与实践上的支持。关键词 软弱地基；桥梁病害；智能检测 中图分类号U 446 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）02-0125-04DESIGN OF INTELLIGENT DETECTION METHOD FOR BRIDGE DISEASES UNDER SOFT GROUND CONDITIONSWang Chao AbstractAt present,the detection efficiency of bridge disease detection is not high in our country.To meet the demand for intelligent detection of bridge disease,the intelligent detection method design of bridge disease under soft foundation conditions is proposed.Through the establishment of the original data set,the various features of bridge diseases are extracted,and the crack grade is determined,so as to establish the intelligent detection model of bridge diseases and realize the scientific diagnosis of bridge diseases.Finally,the experiment is carried out.By comparing with conventional bridge disease detection methods,it is proved that the proposed bridge disease intelligent detection method is superior to conventional methods in detection efficiency,which is helpful to reduce the safety risk of bridge structures,and provides theoretical and practical support for the research of bridge disease detection.Keywordssoft foundation;bridge diseases;intelligent detection目前，随着我国城市化进程的不断加快，交通方面的建设工作也在不断发展1。我国的桥梁总数量排在世界前列，因此对桥梁进行日常维护工作与病害检测就显得尤为重要。桥梁本身的寿命是有一定限度的，如果不对其进行日常的维护或者放任病害不管，将会造成桥梁结构受损、桥面出现裂缝、桥梁坍塌的情况，严重威胁收稿日期：20230126作者简介：王超（1988），男，山东新泰人，工程师，主要研究方向为道路桥隧试验检测。（4）管养专项化：当前的主缆密封防护工程只有部分纳入到桥梁的后期管养，因为其对主缆钢丝防腐蚀的重要作用，未来将对悬索桥主缆密封防护系统的后期管养要进行专项管理，明确管养的内容、范围、频次等，以保障主缆密封防护层可以长期有效保障悬索桥主缆钢丝的安全运行。3 结束语结合国内外悬索桥的调研对悬索桥主缆防护技术现状进行了总结，并展望未来主缆防护的发展方向。为了切实保障桥梁的安全和使用寿命，提高主缆钢丝的使用寿命，进而提高全桥的使用寿命，对桥梁缆索系统的腐蚀技术的研究，必须引起足够的重视，才能更有效地进行缆索的防护工作，从而为今后大跨度悬索桥的发展提供有力保障。参考文献1 刘箐霖,梁仁鸿.悬索桥发展概述及展望J.交通世界（运输.车辆）,2015（5）：98100,103.2 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）：6771.3 阙家奇,曹素功,范厚彬.大跨悬索桥主缆防腐及内部温湿度变化机理研究综述J.长沙大学学报,2016,30（5）：1721.4 张强先,赵华伟,方园,等.悬索桥主缆钢丝腐蚀与防护的应用进展J.南京工业大学学报（自然科学版）,2020,42（3）：278283.5 骆乾乾.悬索桥主缆腐蚀问题浅析J.四川水泥,2019（3）：269.6 施舜杰,方海,刘榕,等.大跨径悬索桥主缆防腐保护问题剖析与建议J.湖南交通科技,2016,42（4）：6267.7 桑海军.悬索桥主缆腐蚀防护研究J.建筑技术,2014,45（1）：7274.8 常绍艳,晁兵.悬索桥主缆涂装防护技术的研究进展J.现代涂料与涂装,2012，15（11）：4951.