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主缆病害严重,需采取除湿措施

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:在运营40年后主缆病害严重。检查的 3 个高处主缆节间状况良好。图12.7主缆腐蚀情况图12.8主缆断丝图12.9钢丝断口表12.19个检查节点的钢丝腐蚀程度和断丝情况根据主缆检查结果、监测数据及主缆强度评估计算结果,该桥的剩余寿命比预期剩余寿命短,必须采取应对措施。图 12.10 为完整除湿工程系统示意,包括在主缆的剩余长度上缠包密封主缆缠包带。

主缆病害严重,需采取除湿措施

塞文悬索桥共有2根主缆,每根主缆由8322根直径5 mm的高强镀锌钢丝组成,采用空中编缆法架设,紧缆后采用传统的防护方法(涂抹红丹腻子、缠绑紧缆钢丝及刷防护油漆)进行保护。主缆水平对接的索夹上开有小槽,用于主缆排水。在运营40年后主缆病害严重。美国在悬索桥主缆维护方面的研究和英国福斯公路(Forth Road)大桥主缆检查与修复的经验促使M48塞文桥业主决定对塞文桥主缆进行内部检查。由于英国在悬索桥主缆修复方面没有相关规范,悬索桥主缆的检查与评估参照美国国家公路合作研究计划(NCHRP)534指南进行。

NCHRP建议对于运营中的桥梁,在第一次检查时检查6个主缆节间。为扩大检查的覆盖面,M48塞文桥的检查节间增至7个。检查主缆每一个节间时,首先拆除紧缆钢丝,仔细清理已经处于干燥脆性状态的红丹腻子,清理完毕之后检查钢丝并将断丝两端对接,拼接新钢丝;然后环绕主缆等间距打入 8 个楔子,检查楔口处主缆钢丝的腐蚀状况,取出1根钢丝样品(用于做试验),并在原钢丝处拼接1根新钢丝。所有楔口处的主缆钢丝检查完毕后,在主缆上涂抹锌粉密封膏,涂刷主缆,然后用新定制的紧缆机和缠丝机缠绑紧缆钢丝。根据NCHRP534指南评估每根钢丝的腐蚀状况,钢丝腐蚀共分4个阶段:第1阶段为少量锌腐蚀,第2阶段为广泛的锌腐蚀,第3阶段为<25% 的内部钢丝锈蚀,第4阶段为>25% 的内部钢丝锈蚀,如图12.6所示。

图12.6 观察位置与腐蚀程度

检查的第1个主缆节间位于东侧上行主缆边跨的下端,结果(图12.6)表明:明显锈蚀钢丝出现在缆索外围,并有少量钢丝断丝,且主缆深处的1组钢丝处于第4阶段。检查的第2个节间位于上行主缆主跨的跨中,此处约有占钢丝总数量 2% 的钢丝断丝。检查的第3个主缆节间位于西侧下行主缆边跨的下端,此处与第1个节间主缆的状况相同,仅发现2根钢丝断丝,有一小段处于第1阶段。检查的第4个节间位于下行主缆主跨的中部,与主跨处的其他主缆节间相同,此处多根钢丝断丝,几乎 50% 的钢丝都处于第 4阶段,所有剩余的钢丝都处于第3阶段,说明该处主缆病害严重。检查的 3 个高处主缆节间状况良好。鉴于主跨主缆病害严重,在主缆主跨已经检查过的节间的任意侧新增 2处需要检查的节间。主缆钢丝腐蚀及断丝情况见图12.7~图 12.9。9 个检查节间的结果见表12.1。

图12.7 主缆腐蚀情况

图12.8 主缆断丝

(www.xing528.com)

图12.9 钢丝断口

表12.1 9个检查节点的钢丝腐蚀程度和断丝情况

根据主缆检查结果、监测数据及主缆强度评估计算结果,该桥的剩余寿命比预期剩余寿命短,必须采取应对措施。有效的解决途径有 2 种:① 减少钢丝锈蚀进展,从而限制锈蚀引起的强度损失;② 通过其他途径提高主缆强度。显而易见,提高强度的方案在设计和施工方面存在潜在的时间问题,且成本也比较高。最后,焦点集中在终止钢丝锈蚀进展上。

在美国,常用的减慢主缆钢丝锈蚀的方法是涂刷防护。但是涂刷防护成本高、程序烦琐,且不能保证所有的钢丝都能得到适当的保护。主缆除湿或干燥空气注入法始于日本,即创造一个充分干燥的局部环境终止钢丝锈蚀。这在相对湿度 60% 以下的情况下能部分实现,在相对湿度 40% 以下的情况下能完全实现。尽管主缆钢丝被密实地挤压在一起,塞文桥主缆横截面仍有超过 20% 的部分为空隙,除湿的关键是采用相对湿度较低的空气填充这些空隙。M48塞文桥的主缆除湿系统设计中考虑建立一个从锚碇到鞍座的全主缆系统,包括所有的缆跨、交接点和桥塔塔顶鞍座。基本方案是通过绑扎主缆,沿主缆以 150~200 m 的间距注入干燥空气,干燥空气将钢丝表面的湿气带走,湿空气从排气口排入大气中。在桥塔塔顶既有鞍座周围实现空气密封的可能性较低。最后,方案中将湿空气排出位置设在桥塔两侧,在桥塔顶安装能够直接将干燥空气注入鞍座内的局部除湿设备。东、西两侧的锚固室内的除湿部件均在20世纪80年代早期安装,能够供应干燥空气,故没有必要采取进一步措施。

图 12.10 为完整除湿工程系统示意,包括在主缆的剩余长度上缠包密封主缆缠包带。在完整工程系统中,每根主缆上布置 5 个进气口和 8 个排气口,与之前安装的前期工程进、排气口位置相反,见图 12.11。干燥空气由箱梁中的 3 个附加设备间和前期工程设备间供给。附加设备间与前期设备间之间通过管道连接。监测系统的数据显示M48塞文桥除湿系统运作有效,钢丝断丝的频率降低。

图12.10 除湿工程系统布置示意(单位:m)

图12.11 除湿装置

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