橋梁斜拉索密封技術(shù)現(xiàn)狀
2022-02-22
斜拉橋拉索被喻為斜拉橋的生命線，斜拉索的防護(hù)體系直接影響到大橋的 安全運(yùn)營(yíng)。隨著斜拉索原材料，如鍍鋅鋼絲、高密度聚乙烯護(hù)層等性能、工藝的技術(shù)進(jìn)步，斜拉索本身的正常使用壽命完全可以達(dá)到 30 甚至 50 年以上。
現(xiàn)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)橋梁中會(huì)出現(xiàn)拉索使用壽命低的問題，究其原因是由于拉索防 密封護(hù)體系不完善以及后期維護(hù)的不到位造成拉索出現(xiàn)致命腐蝕。典型的例子就是南昌八一大橋和上海徐浦大橋。兩橋?yàn)橥诮ǔ桑艘淮髽蛞?經(jīng)進(jìn)行了全橋換索。徐浦大橋在近年健康檢查中評(píng)價(jià)為錨具防護(hù)體系健全 有效，完全可安全使用。
完善的斜拉索密封防護(hù)體系同樣是拉索使用壽命的關(guān)鍵因素，否則最好的 斜拉索原材料，沒有相應(yīng)得當(dāng)?shù)姆雷o(hù)體系相匹配，拉索本身的性能無法真正得到發(fā)揮，難以達(dá)到正常的使用壽命。完整的斜拉索防護(hù)體系是由優(yōu)質(zhì) 的工廠化成品斜拉索及后期完善的斜拉索防護(hù)措施共同組成的。
下圖為國(guó)內(nèi)某橋因預(yù)埋鋼管處密封措施不完善出現(xiàn)滲水導(dǎo)致拉索密封體系 失效，通車近 10 年后錨具與拉索鋼絲嚴(yán)重銹蝕，不得不更換拉索。可謂觸目驚心。
梁端索導(dǎo)管部位目前普遍采取的密封防護(hù)措施
不銹鋼護(hù)管+防雨罩+預(yù)埋鋼管內(nèi)的填充聚氨酯發(fā)泡材料或防腐油脂，在錨 具端采用在錨具表面涂覆防腐油脂+錨具防護(hù)罩(從上而下)。與索體 PE 結(jié)
合處采用硅膠+橡膠密封圈密封處理。
傳統(tǒng)密封防護(hù)存在如下缺陷
斜拉索護(hù)層 HDPE 屬于無極性材料，與其它材料均不能夠完全有效密蔽結(jié)合，斜拉索索體與預(yù)埋導(dǎo)管結(jié)合處的傳統(tǒng)密封形式一般為膠水類粘結(jié)或 PE 焊接，只能起到短期密封，1年左右，密封效果就會(huì)逐漸失效，水就會(huì)順著索體 PE 進(jìn)入預(yù)埋鋼管和索體錨頭內(nèi)外，導(dǎo)致錨頭生銹，加速拉索的腐蝕，影響拉索的壽命。
索導(dǎo)管內(nèi)采用填充聚氨酯發(fā)泡材料，但聚氨酯發(fā)泡材料的主要作用是填充滿索導(dǎo)管內(nèi)空間，減少內(nèi)部水汽的儲(chǔ)存空間，但該材料并非密封料，材料本身在長(zhǎng)期使用后，存在脆化現(xiàn)象，無法真正起到內(nèi)部密封效果。
發(fā)泡材料不能完全填充索導(dǎo)管照片目前國(guó)內(nèi)已換索橋梁，均由于預(yù)埋導(dǎo)管與斜拉索索體結(jié)合處密封失效，導(dǎo)致水進(jìn)入索導(dǎo)管，防腐措施失效，導(dǎo)致錨具和錨頭部分鋼絲腐蝕斷裂而不得不換索。而更換的拉索索體內(nèi)鋼絲鍍層卻完好、無 銹蝕。
以下為國(guó)內(nèi)某橋運(yùn)行 5 年后索導(dǎo)管以及錨具防護(hù)罩的實(shí)際情況。其采用索導(dǎo)管內(nèi)填充聚氨酯發(fā)泡材料的密封方法。從圖中可以看到拆除錨具防護(hù)罩后內(nèi)部存有大量積水，且錨具部位已經(jīng)開始銹蝕。
廣中江項(xiàng)目斜拉索防護(hù)措施
下圖為《廣中江高速公路第 TJ11 合同段兩階段施工圖設(shè)計(jì)》斜拉索相關(guān)圖紙 中拉索安裝結(jié)構(gòu)示意圖，圖中拉索防護(hù)措施為：梁端索導(dǎo)管防雨罩+兩端錨具 護(hù)罩(含油脂)。
從上述見，目前設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)于斜拉索的后期防護(hù)措施，采用的是錨具護(hù)罩
(含油脂)+梁端防雨罩的常規(guī)防護(hù)體系，全面但不盡完善。
新型拉索密封系統(tǒng)的工作原理
新型密封技術(shù)是利用充滿壓力氣體的高強(qiáng)度鋁合金氣囊對(duì)索體和預(yù)埋導(dǎo)管 壁施加壓力，形成阻斷隔離層，防止雨水及空氣進(jìn)入預(yù)埋導(dǎo)管內(nèi)，起到完全 密封的作用。將斜拉索索體與預(yù)埋導(dǎo)管結(jié)合處的密封形式由接觸密封或粘 結(jié)密封改為壓力密封。
新型拉索密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖：
新型拉索密封體系結(jié)構(gòu)示意圖
新型拉索密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
預(yù)埋鋼管出口處安裝新型拉索密封系統(tǒng)照片
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