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悬索桥简介
悬索桥,因其优美的线型和出众的跨越能力,受到工程界的青睐,而改革开放以后我国开始大量的建造悬索桥,从主跨452米的汕头海湾大桥,到主跨1688米的南沙大桥坭洲水道桥,再到主跨1700米的杨泗港大桥以及规划中主跨2300米的张皋过江通道,我国建造的悬索桥跨径正在不断的被刷新记录。
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悬索桥主缆
图 3 主缆索股盘卷示意图
图 4 悬索桥主缆架缆现场
待全部索股架设完毕后,使用紧缆机对主缆进行整圆,压实处理,使得主缆界面由原先的不规则形状变成标准的圆形且形成合理的空隙率,根据缆径的变化情况,紧缆过程可能需要反复进行几次,如图 6所示。
图 5 悬索桥主缆编缆及紧缆示意图
图 6 悬索桥紧缆过程
图 7 悬索桥安装索夹
图 9 悬索桥架梁结束
图 10 主缆缠丝
图 12 主缆缠包密封
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存在的问题
正如前文所述,悬索桥设计寿命100年,如何保证主缆钢丝在这100年不发生锈蚀,这是一个世界难题。国内外悬索桥开缆检查的结果显示,服役不到50年的英国福斯公路桥主缆内部出现了大量断丝。而国内早期建设的悬索桥主缆在近年的开缆检查时也发现了大量表层钢丝4级腐蚀。
图 13 国外悬索桥主缆开缆检查
图 14 国外悬索桥主缆开缆检查发现断丝情况
图 15 国外某悬索桥断丝外观形态及断面情况
经过对比分析可以得出以下规律:
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原因分析
首先,主缆内的湿气为主缆钢丝锈蚀提供了必要的条件,主缆内部湿气主要来源两个方面:其一,主缆架缆过程中遇到下雨天直接流入主缆并吸附在主缆内部的,由于主缆内部具有15%-20%空隙率(见图 3),这也为水分的吸附提供了先天性条件,该部分水分会随着主缆防腐密封的完成,被牢牢锁死在主缆钢丝内部,持续导致腐蚀发生。其二,主缆建成后因主缆涂层的病害如开裂,破损或索夹滑移等原因,源源不断的渗入到主缆内部的。
图 17 主缆密封前裸露的主缆钢丝
图18 主缆防腐层病害
图 19 主缆高强钢丝镀锌层破裂
图 20 主缆高强钢丝镀锌层破损
图 21 主缆高强钢丝镀锌层被焊接火花灼烧
图 22 主缆缠丝镀锌层被大量破坏
再者,空气中的酸性气体,氯离子,氧气等不利于主缆防腐因素通过上述途径进入到主缆内部,与湿气的共同作用,加速了主缆的腐蚀,腐蚀机理如下图所示。
图 23 主缆钢丝锈蚀、氢脆等病害的发生机理
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解决思路
▶ 更可靠的主缆防腐方案及更细致的防腐施工要求(内容参照推文:《当前国内悬索桥主缆两大防腐体系优缺点对比》);
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