懸索橋主纜除濕系統(tǒng)分析和養(yǎng)護(hù)探討

季曉亮

（南京地鐵建設(shè)有限公司 江蘇南京 210000）

懸索橋在使用過程中較為廣泛，尤其是在進(jìn)行我國現(xiàn)代化的跨海跨江大橋的建設(shè)時，懸索橋成為其中不可忽視的一種工程類型，這也是我國現(xiàn)代交通道路工程中的重要節(jié)點(diǎn)。懸索橋的維護(hù)與維修是貫穿整個橋梁使用的關(guān)鍵，科學(xué)合理地做好懸索橋的維護(hù)維修，能夠有效節(jié)約成本，同時，還能夠在一定程度上提高我國交通環(huán)境的整體質(zhì)量。

主纜是懸索橋最重要的受力構(gòu)件，而主纜在使用過程中長期處于潮濕環(huán)境內(nèi)，極易在外界環(huán)境的影響下出現(xiàn)腐蝕或者斷裂的情況，對于大橋的安全產(chǎn)生極大的影響。相關(guān)工作人員需要了解懸索橋主纜的特點(diǎn)，并且在使用過程中做好有效的優(yōu)化管理，探討主纜除濕系統(tǒng)在建設(shè)時的特點(diǎn)并分析養(yǎng)護(hù)方案，只有這樣，才能夠使懸索橋的使用質(zhì)量得到保障，避免阻攔出現(xiàn)損傷。懸索橋在使用過程中主纜是最重要的受力一點(diǎn)，而主纜由于長期暴露在外界的濕潤環(huán)境中，十分容易出現(xiàn)腐蝕或者斷裂的情況，對于橋梁使用壽命產(chǎn)生極大的影響，同時，還有可能對橋梁的安全產(chǎn)生影響。研究人員在對主纜進(jìn)行實驗時發(fā)現(xiàn)腐蝕是導(dǎo)致主纜強(qiáng)度受到影響的關(guān)鍵，而最大損失度可以達(dá)到35%，研究人員針對主纜的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并探討了主纜系統(tǒng)的除濕養(yǎng)護(hù)方式。

從國內(nèi)和國外的懸索橋主纜防腐工作進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的主纜防護(hù)方式雖然在短期內(nèi)能夠獲得一定的防護(hù)效果，但在使用過程中產(chǎn)生的長期防護(hù)效果整體來說并不理想。而在大型懸索橋使用過程中，綜合外界因素會對主纜的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，所以工作人員需要了解溫度和濕度對主纜產(chǎn)生的危害，并選擇合適的方式對其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，只有這樣，才能夠使懸索橋的使用質(zhì)量得到提升，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)的主纜防腐體系

1 懸索橋的主纜構(gòu)成

我國是當(dāng)今世界上懸索橋發(fā)展最快的國家之一，目前，我國已經(jīng)建成的特大跨徑懸索橋有江陰大橋、潤揚(yáng)大橋、珠江黃埔大橋、四渡河大橋、陽邏長江大橋、舟山西猴門大橋、貴州壩陵河大橋、矮寨大橋、泰州大橋和南京長江第四大橋，在建的有鸚鵡洲長江大橋和馬鞍山長江大橋。我國橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性已受到越來越多的業(yè)主和設(shè)計者的關(guān)注與重視。傳統(tǒng)的懸索橋主纜防腐涂裝體系主要采用“防腐膩子＋纏繞鋼絲＋外防護(hù)涂層”的防護(hù)結(jié)構(gòu)，這種體系雖然短期內(nèi)有效，但不能徹底解決主纜腐蝕問題。

主纜是懸索橋中最重要的一種構(gòu)件類型，懸索橋在使用過程中主纜承載著大部分的荷載。而懸索橋在使用過程中，需要工作人員根據(jù)實際的建設(shè)需求選擇材料和彈性模量較好的設(shè)備，除此之外，在進(jìn)行懸索橋的主纜選擇時，更加需要重視主纜的強(qiáng)度。目前，在主纜使用過程中，大多選擇高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲及鍍鋅鋼絲繩作為主纜的材料。而在使用過程中，由于主纜的需求有所不同，所以在進(jìn)行建設(shè)時，需要根據(jù)實際需求對主板所使用的材料和預(yù)先處理工藝做出相應(yīng)的調(diào)整。通過有效的熱處理，能夠合理提高材料中的C、Cr、Si等金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且還能夠在一定程度上使主纜的綜合性能得到提升。而為了提高主纜的防護(hù)性能和耐腐蝕性能，需要在安裝鎖架和緊欄后，在主纜上按要求涂抹一層合適的防腐涂裝，進(jìn)而起到隔絕空氣的效果，通過這種方式，則能夠使主纜的耐腐蝕性得到提升，保障主纜的使用質(zhì)量。

2 懸索橋的主纜故障常見原因及影響因素

2.1 主纜結(jié)冰

懸索橋在建設(shè)過程中，外圍會按照要求纏繞一圈一圈的匝絲，這些匝絲在使用過程中容易受到外界風(fēng)雪和灰塵的影響。尤其是在我國的北方地區(qū)，由于會長期覆蓋冰雪，所以十分容易出現(xiàn)結(jié)冰的情況，如果不按照要求采用合理的方式對其進(jìn)行處理，則會導(dǎo)致主纜的表面覆蓋有少量的冰凌，冰凌會對主纜的截面形狀產(chǎn)生間接的影響，導(dǎo)致主纜在使用過程中的震動頻率降低，而在車輛正常運(yùn)行的情況下，懸索橋就會由于車輛的運(yùn)行受到影響發(fā)生破壞。

2.2 涂裝失效

在主纜使用的過程中，外部涂抹防腐涂裝是保障主纜使用的關(guān)鍵。而影響涂裝使用的因素較多，并且較為復(fù)雜，在外力作用的影響下，涂裝可能由于使用存在問題而發(fā)生皸裂或者起皮的情況，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)涂裝剝落，進(jìn)而導(dǎo)致主纜的使用受到影響。由于主纜在進(jìn)行建設(shè)時往往懸吊于濱海地區(qū)或者我國的長江上方，這些環(huán)境中的整體空氣濕度相對來說較大，并且在懸索橋使用過程中長期暴露在強(qiáng)烈的日照下，主纜的涂裝會在這一環(huán)境下出現(xiàn)急速老化的情況。除此之外，在目前，涂裝層的使用都直接涂抹在主纜的外層匝絲上，但匝絲在使用過程中并非緊密相連的，許多不同種類的雜絲之間并不會形成橫向聯(lián)系，而在主纜受力變形時，其涂裝層也會受到牽拉，當(dāng)所受到的拉力超過了涂裝層能夠承受的拉力的極限后，涂裝層就會在較大的拉力的影響下出現(xiàn)破壞的情況，進(jìn)而導(dǎo)致主纜的使用受到影響。

2.3 匝絲銹蝕而出現(xiàn)松弛斷裂的情況

匝絲在使用過程中會直接纏繞在主纜的表面，一方面能夠?qū)|起到保護(hù)作用，避免主纜受到外力的影響較為嚴(yán)重；另一方面則還能起到隔絕空氣的作用，能夠有助于避免主纜在使用過程中與環(huán)境中的潮濕空氣直接接觸，對于主纜能夠形成良好的保護(hù)作用。但匝絲在使用時，傳統(tǒng)的匝絲所選擇的保護(hù)方式為纏繞保護(hù)的形式，而纏繞的方式在使用過程中不可避免地會出現(xiàn)少量的縫隙，這樣的少量縫隙就會潮濕水的入侵提供空間，所以在涂裝受損的情況下，匝絲會快速出現(xiàn)銹蝕的情況。主纜上出現(xiàn)的銹蝕累積到一定的程度后，主纜的使用就會受到一定的影響，并且在這一階段如果受到外力作用，就容易出現(xiàn)匝絲斷裂的情況，一旦匝絲發(fā)生斷裂或者松弛變形，則匝絲的使用效果會進(jìn)一步降低，導(dǎo)致主纜的破壞快速加劇。

2.4 主纜鋼絲發(fā)生銹蝕

主纜鋼絲出現(xiàn)銹蝕是使用過程中較為常見的一種風(fēng)險問題。導(dǎo)致主纜鋼絲出現(xiàn)銹蝕，主要是由于主纜在使用過程中出現(xiàn)防護(hù)層失效所導(dǎo)致的，在防護(hù)層失效的影響下，相關(guān)工作人員需要了解不同主纜在使用過程中容易受到的外界因素的影響，尤其是主纜在使用時存在的風(fēng)險狀況應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境密切相連。主纜與潮濕的空氣相接觸時，會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在發(fā)生銹蝕的初期，主纜表面的鍍鋅和空氣會首先發(fā)生反應(yīng)，在這一過程中，主纜的表面會出現(xiàn)少量的白色新粉，但在這一時段內(nèi)，主纜的強(qiáng)度不會受到直接的影響，并且其承載能力也不會下降。而如果主纜的表面已經(jīng)出現(xiàn)了少量的黃色銹斑，則說明主纜的高強(qiáng)鋼絲發(fā)生銹蝕，其表面的鍍鋅已經(jīng)基本消耗殆盡，所以主纜會出現(xiàn)截面缺失的情況，對于主纜的承載能力會產(chǎn)生極大的影響。在這一時間段內(nèi)，相關(guān)工作人員進(jìn)行檢查時，可發(fā)現(xiàn)主纜的承載能力有明顯的降低，此時，需要做好主纜的有效維修，才能保障主纜恢復(fù)至正常的使用狀態(tài)。如果主纜已經(jīng)發(fā)生了較為嚴(yán)重的銹蝕，則需要針對其中存在的問題進(jìn)行分析，應(yīng)力銹蝕和疲勞銹蝕都有可能導(dǎo)致鋼絲出現(xiàn)斷裂的情況，此時，需要工作人員對主纜的承載能力進(jìn)行評定，并選擇合適的方式進(jìn)行加固，判斷主纜的承載能力，只有這樣，才能夠使其整體質(zhì)量得到提升［1-3］。

3 主纜除濕系統(tǒng)的有效檢查以及評估

3.1 涂膜檢查

首先，在進(jìn)行檢查時，相關(guān)工作人員需要按照要求對主纜的全場進(jìn)行檢查，確認(rèn)其是否出現(xiàn)了開裂或者銹蝕的病害，尤其是需要確認(rèn)其是否發(fā)生了機(jī)械碰撞或者氣泡的情況。如果發(fā)現(xiàn)涂膜具有較為嚴(yán)重的破損，并且導(dǎo)致匝絲出現(xiàn)嚴(yán)重銹漬或者斷裂的情況，首先需要做好部位的記錄，并通過拍照的形式確認(rèn)其問題，將最終的檢查結(jié)果交由主管部門進(jìn)行分析，申請主管部門的同意后，針對這一部位的主纜進(jìn)行詳細(xì)的內(nèi)部檢查，以保障涂膜在受損后內(nèi)部的主纜得到管理，避免出現(xiàn)其他的問題而導(dǎo)致主纜的使用受到影響。

3.2 錨室內(nèi)檢查

在進(jìn)行檢查室，工作人員需要對錨室內(nèi)的錨板、錨頭、拉桿、連接器及松散的絲股進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)是否出現(xiàn)了涂裝銹蝕的情況，尤其是工作人員在進(jìn)行檢查時需要確認(rèn)是否發(fā)生斷裂或者松弛的情況。一旦發(fā)現(xiàn)問題，則需要對不同構(gòu)件的危害等級進(jìn)行對應(yīng)的評分；同時，還需要檢查錨室內(nèi)的除濕機(jī)是否處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其中的密閉門是否具有良好的性能，確定錨室內(nèi)的溫度控制是否處于正常的范圍內(nèi)，通過全方位的檢查來保障鋼纜的使用安全性，避免由于過大的濕度對錨室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生影響。

3.3 索鞍檢查

在進(jìn)行索鞍的檢查時，需要相關(guān)工作人員確定主纜是否出現(xiàn)銹蝕或者污染的風(fēng)險，尤其是錨固螺栓是否發(fā)生了松動的情況，而鞍座處的油漆是否出現(xiàn)了銹斑脫落的問題。通過對索鞍進(jìn)行綜合性的分析，能夠幫助工作人員了解主纜的運(yùn)行狀況，在進(jìn)行索鞍檢查時，還需要針對密封門進(jìn)行分析，了解密封門的密封狀況，其中是否出現(xiàn)空氣濕度過大的情況，保障后續(xù)的管理工作能夠更為順利地開展。

4 主纜除濕系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)及維修

懸索橋主纜在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時的工程較為特殊，這種設(shè)備在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時，所選擇的養(yǎng)護(hù)方式與常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)和鋼結(jié)構(gòu)混凝土養(yǎng)護(hù)有較大的差異。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時，工作人員需要針對主纜的構(gòu)件形式進(jìn)行分析。主纜在制作時所選擇的是高強(qiáng)的鋼絲來將其作為細(xì)長的構(gòu)件，而在懸索橋使用過程中，主纜會承受較大的荷載，所以在使用過程中產(chǎn)生的拉力極大。除了主纜的纜繩，還包含外圍的防護(hù)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及錨固系統(tǒng)，近年來出現(xiàn)的事故較多，并且發(fā)生因素較為復(fù)雜，所以在使用過程中的安全性和有效性受到了相關(guān)工作人員的高度關(guān)注，需要對其進(jìn)行有效的優(yōu)化并加以管理，借此保障主纜的使用安全，降低外界風(fēng)險事件和因素，對主纜的牢固程度產(chǎn)生影響，保障主纜的使用。

4.1 主纜的有效養(yǎng)護(hù)

首先，在進(jìn)行主纜的養(yǎng)護(hù)時，應(yīng)當(dāng)做好主纜表面的清潔。由于懸索橋在使用過程中整體環(huán)境較為惡劣，大多數(shù)懸索橋在進(jìn)行建設(shè)時主要建設(shè)于濱?；蛘呓拥貐^(qū)，尤其是濱海地區(qū)所建設(shè)的懸索橋所處的環(huán)境較為惡劣，并且空氣中的水分中含有大量的鹽離子，具有極強(qiáng)的腐蝕性，所以工作人員在進(jìn)行處理時應(yīng)當(dāng)按照要求對主纜上的灰塵及污物進(jìn)行定期清理，保障主纜的清潔，則能夠在一定程度上保障懸索橋的合理應(yīng)用。

4.2 涂裝層的防護(hù)

涂裝層的最終目的是使主纜能夠與潮濕的空氣形成有效的隔絕，進(jìn)而保障除濕機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，并且將室內(nèi)的濕度控制在合理的范圍內(nèi)。所以想達(dá)到這樣的目的，就需要保持密封門具有良好的密封效果，避免出現(xiàn)漏水或其他風(fēng)險，而導(dǎo)致其密封性降低，影響主纜的使用質(zhì)量。

4.3 主纜的維修

主纜的維修工作涉及的內(nèi)容較為復(fù)雜，需要相關(guān)工作人員引起重視。首先，在進(jìn)行修復(fù)時，匝絲的修復(fù)是最為關(guān)鍵的，匝絲及涂裝是主纜在使用過程中最外層的防護(hù)系統(tǒng)，能夠有效避免阻攔與腐蝕介質(zhì)之間直接接觸，而導(dǎo)致外層的防護(hù)系統(tǒng)遭到破壞。所以在進(jìn)行維護(hù)及檢查時，如果發(fā)現(xiàn)匝絲出現(xiàn)斷裂或者銹蝕，則需要及時進(jìn)行修復(fù)，避免銹蝕進(jìn)一步深入到主纜上，對于主纜的使用產(chǎn)生影響［4-6］。

5 結(jié)語

在進(jìn)行懸索橋的建設(shè)時，相關(guān)工作人員需要了解懸索橋的特點(diǎn)，并對懸索橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，了解懸索橋結(jié)構(gòu)中主纜的組成結(jié)構(gòu)，并分析懸索橋主纜產(chǎn)生的病害及病害的成因，提出相應(yīng)的檢查維修方式，只有這樣，才能夠保障懸索橋在使用過程中的安全性和整體質(zhì)量得到保障，為懸索橋除濕系統(tǒng)的日常養(yǎng)護(hù)提供參考與幫助。而在進(jìn)行懸索橋的建設(shè)和養(yǎng)護(hù)時，工作人員需要了解主纜防濕、防腐的需求，在進(jìn)行處理時，應(yīng)當(dāng)保障主纜始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，持續(xù)對其進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)和維修，盡可能保障主纜的整體使用質(zhì)量和安全性。