橋梁斜拉索密封技術現(xiàn)狀
2022-02-22
斜拉橋拉索被喻為斜拉橋的生命線，斜拉索的防護體系直接影響到大橋的 安全運營。隨著斜拉索原材料，如鍍鋅鋼絲、高密度聚乙烯護層等性能、工藝的技術進步，斜拉索本身的正常使用壽命完全可以達到 30 甚至 50 年以上。
現(xiàn)國內運營橋梁中會出現(xiàn)拉索使用壽命低的問題，究其原因是由于拉索防 密封護體系不完善以及后期維護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。兩橋為同期建成，但八一大橋已 經(jīng)進行了全橋換索。徐浦大橋在近年健康檢查中評價為錨具防護體系健全 有效，完全可安全使用。
完善的斜拉索密封防護體系同樣是拉索使用壽命的關鍵因素，否則最好的 斜拉索原材料，沒有相應得當?shù)姆雷o體系相匹配，拉索本身的性能無法真正得到發(fā)揮，難以達到正常的使用壽命。完整的斜拉索防護體系是由優(yōu)質 的工廠化成品斜拉索及后期完善的斜拉索防護措施共同組成的。
下圖為國內某橋因預埋鋼管處密封措施不完善出現(xiàn)滲水導致拉索密封體系 失效，通車近 10 年后錨具與拉索鋼絲嚴重銹蝕，不得不更換拉索。可謂觸目驚心。
梁端索導管部位目前普遍采取的密封防護措施
不銹鋼護管+防雨罩+預埋鋼管內的填充聚氨酯發(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+錨具防護罩(從上而下)。與索體 PE 結
合處采用硅膠+橡膠密封圈密封處理。
傳統(tǒng)密封防護存在如下缺陷
斜拉索護層 HDPE 屬于無極性材料，與其它材料均不能夠完全有效密蔽結合，斜拉索索體與預埋導管結合處的傳統(tǒng)密封形式一般為膠水類粘結或 PE 焊接，只能起到短期密封，1年左右，密封效果就會逐漸失效，水就會順著索體 PE 進入預埋鋼管和索體錨頭內外，導致錨頭生銹，加速拉索的腐蝕，影響拉索的壽命。
索導管內采用填充聚氨酯發(fā)泡材料，但聚氨酯發(fā)泡材料的主要作用是填充滿索導管內空間，減少內部水汽的儲存空間，但該材料并非密封料，材料本身在長期使用后，存在脆化現(xiàn)象，無法真正起到內部密封效果。
發(fā)泡材料不能完全填充索導管照片目前國內已換索橋梁，均由于預埋導管與斜拉索索體結合處密封失效，導致水進入索導管，防腐措施失效，導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鋼絲鍍層卻完好、無 銹蝕。
以下為國內某橋運行 5 年后索導管以及錨具防護罩的實際情況。其采用索導管內填充聚氨酯發(fā)泡材料的密封方法。從圖中可以看到拆除錨具防護罩后內部存有大量積水，且錨具部位已經(jīng)開始銹蝕。
廣中江項目斜拉索防護措施
下圖為《廣中江高速公路第 TJ11 合同段兩階段施工圖設計》斜拉索相關圖紙 中拉索安裝結構示意圖，圖中拉索防護措施為：梁端索導管防雨罩+兩端錨具 護罩(含油脂)。
從上述見，目前設計圖紙中對于斜拉索的后期防護措施，采用的是錨具護罩
(含油脂)+梁端防雨罩的常規(guī)防護體系，全面但不盡完善。
新型拉索密封系統(tǒng)的工作原理
新型密封技術是利用充滿壓力氣體的高強度鋁合金氣囊對索體和預埋導管 壁施加壓力，形成阻斷隔離層，防止雨水及空氣進入預埋導管內，起到完全 密封的作用。將斜拉索索體與預埋導管結合處的密封形式由接觸密封或粘 結密封改為壓力密封。
新型拉索密封系統(tǒng)結構示意圖如圖：
新型拉索密封體系結構示意圖
新型拉索密封系統(tǒng)結構示意圖
預埋鋼管出口處安裝新型拉索密封系統(tǒng)照片
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