斜拉桥拉索防护的现状

摘要：综述了国内外斜拉桥拉索防护的现状及值得重视的发展动向.学习和借鉴国外新技术，以促进我国斜拉桥技术的进一步发展.
关　键　词：斜拉桥；拉索防护；发展现状
中图分类号：U445.73　　文献标识码：A
文章编号：1001-716X(2000)02-0011-04

Current situation of anti-corrosion for
cables of cable-stayed bridges

YI Sheng-tao
（Chongqing Highway Scientific Research Institute of the Ministry of Communications,Chongqing 400067,China）

Abstract：This paper describes the current situation and developmental trend of anti-corrosion for cables of cable-stayed bridges of home and abroad.Learning and using the new technology of other countries for reference are for the purpose of promoting further development of technology for cable-stayed bridges of our country.
Key words：cable-stayed bridge;anti-corrosion for cbale;current situation of development

　　斜拉桥的拉索全部布置在梁体外部，且处于高应力状态，对锈蚀比较敏感.因此，拉索防护十分必要，它关系到斜拉桥的使用寿命和使用质量.
　　从1956年瑞典建成第一座现代化斜拉桥至今，已有40多年历史，世界各国修建了300多座斜拉桥，我国占100座以上.发展快、修建多、跨度大，斜拉桥已成为大江大河首选的比较方案桥型.然而，过早出现多座斜拉桥的换索，不能不引起我们的重视，有必要再对拉索防护工作进行讨论.

1　国外斜拉桥拉索防护的现状

1.1　4座桥的拉索更换
　　1974年原联邦德国建成的科尔布兰特(Kohlbrand)桥，其拉索为封闭索，曾作了4层涂料防锈.但仍有水从索上端浸入到拉索内面，1976年便开始了锈蚀.加之由于车辆行驶而溅起的掺杂着盐份的污水，使索膨胀，致使下部锚固端严重锈蚀，不得不于1979年将88根索全部进行更换，花费600万美元；委内瑞拉的马拉开波湖桥(Maracaibo)，建于1962年.由于桥址附近高温、潮湿，海水流入湖中，腐蚀了拉索锚固部，于1979～1981年间进行384根拉索的更换，花费约5 000万美元；此外，美国的帕斯科-肯尼威克桥(P-K)和英国的伍埃桥(Wye)，使用期还不到10年，均因拉索锈蚀原因，而更换了拉索.
1.2　拉索种类及防护方法
　　国外斜拉桥使用的拉索有以下几种：
　　①封闭索；②平行钢丝索；③平行钢绞线索；④高强粗钢筋索.
　　前期，封闭索使用较多，特别是欧洲的国家.目前平行钢丝索使用较多，特别是钢绞线索，它在大跨度斜拉桥中使用逐渐多了起来.
　　防护方法有以下几种：
　　①封闭索防护.这种索的面层为Z线，互相嵌合，防水性好，但生产制作麻烦，费用高.我国没有生产封闭索的厂家，因此没有工程实例.
　　②平行索用塑料罩套防护.一是用聚乙烯薄板卷成筒状，然后用乙烯布固定；二是用聚乙烯薄膜在聚乙烯薄板上呈绑腿状卷裹，日本有10多座桥的工程实例.这种方式是国外在1980年前后期间作为摸索试验的一种作法，目前已不再采用.
　　③采用聚乙烯管、钢管、铝管，其间压注水泥浆，或防锈脂、防锈油之类的防护方式.这种方式效果较好，特别是掺炭黑的聚乙烯管，简单经济.国外在1978年至1987年期间，约有30多座斜拉桥采用这种防护方式.但是，这一方法的缺点是压浆工艺麻烦，且需要一套大型设备，为后来的直接挤压PE料防护方式所代替.
　　④采用预应力砼索套防护.国外有7、8座桥的工程实例.这种防护套的索，刚度大，防锈蚀较完全得到解决.但受力复杂，施工麻烦，日本在对小本川桥进行试验后，也得出同样结论而不再采用此法，但其它国家有板带桥在修建，板带板的塔很矮小，拉索由砼包裹成板带状.
　　⑤其它方式.也有采用聚氨脂、锌铬酸混合液作涂料，起到良好的防护效果.日本荒川桥用玻璃纤维加强的丙烯树脂塑料作为防护层；加拿大一座桥在制造过程中就涂以5 mm厚的聚乙烯防护层.但由于费用昂贵而较少采用.
1.3　拉索防护工作的进一步研究
　　世界各国斜拉桥发展的早中期，拉索防护也是处于试验研究的摸索阶段，方式方法也多种多样，目的是为了获得更好的防护效果.早期的方式不够理想，中期又作了以下试验研究：
　　①在使用的封闭索中，将Z线钢丝层数增多，有的多至5层，还生产外层为不锈钢的螺旋封闭索.
　　②采用PE管内压浆的防护方式时，为增强防锈蚀效果，采取了以下途径：
　　1) 增大PE管厚度；
　　2) 采用双层PE管，以利内层管不过早老化、开裂.
　　③考虑定期更换拉索的方式.马来西亚一座桥，处于高温潮湿气候之中，考虑采用一种特别耐腐蚀的涂料，并定期更换；前联邦德国一些桥梁权威也认为采用简单的防护，进行定期更换拉索，也是有效的途径.
　　④试验采用直接挤压PE材料包裹防护.1984年以前的近10年期间，国外普遍认为最好的防护方法是PE管内压注水泥浆防护，约有30座桥采用这一方法.但仍感施工麻烦，日本开始取消压浆，在拉索外面直接包裹PE材料的防护方式，1987年已有成品上市，可以买到，声称防护效果可达到30年.后来英国、加拿大也开始采用.之后的斜拉桥采用较多，也认为是最简单经济的方法，广为使用至今，推动了斜拉桥技术的发展.
1.4　拉索系统的国际调查
　　1993年，德克萨斯大学就斜拉桥拉索设计、制作、架设、维护行业进行了包括北美、欧洲、亚洲和澳洲的有关问题调查，主要结果如下：
　　①哪种钢索作为拉索最好?平行钢绞线索和平行钢丝索作为拉索最好，平行钢绞线索获最高评价，其次是封闭索和粗钢筋等.
　　②哪种拉索系统防护性能最佳?依次是平行钢丝索，平行钢绞线索、粗钢筋和封闭索.
　　③哪种防护套管好?高密度聚乙烯(HDPE)最好，其次是铜管、不锈钢管和钢管等.
　　④综合评价哪种防护系统最好?镀锌钢丝外套PE管防护、镀锌钢丝外套PE管，其间用蜡充填、PE套管内压灌水泥浆防护方式等.
　　⑤哪种维护方法恰当?偏重于多重防护的组合.
　　⑥拉索的设计寿命是多少?业主认为有76年，施工界认为只有33年，调查结果表明设计寿命估计在60年左右.
1.5　值得重视的新动向
　　由于在桥梁通车后较短的年限内就出现了拉索的锈蚀，迫使几座大桥进行拉索更换.拉索更换工期长、耗费高，不得不使人们担心建成的大批斜拉桥是否能达到设计的使用寿命.为此，工程界开始重新认识这一问题，并在今后的桥梁中采用更加可靠的作法.近期由日本企业施工修建的斜拉桥，就是很好的说明.
　　国外从1991年开始，在斜拉索中采用法国弗莱西奈公司生产的群锚平行钢绞线索体系，每一平行索为7φ5镀锌钢绞线组成，在7φ5镀锌钢绞丝外表及中间空隙用蜡状物充填，外包高密度聚乙烯保护，称为三重防护方式.这种新结构体系在世界范围的大型斜拉桥上得到广泛应用.法国的Normandy斜拉桥(主跨856 m)也应用了弗莱西奈斜拉索技术.此外还有葡萄牙的Arade大桥、西班牙的Guardiana大桥等.它在防护上的特点是：
　　①钢与钢互相不接触，有很高的抗疲劳性；②安装简单；③从工厂到工地能永久得到保护；④任何时候可以逐束检查、调整索力；⑤容易更换；这是非常值得重视的发展趋势和苗头.

2　我国斜拉桥拉索防护的现状

2.1　防护技术沿革
　　我国斜拉桥拉索防护大致可分为3个阶段.
　　①1975～1983　1975年，交通部重庆公路科学研究所设计建成了第一座斜拉桥——云阳桥，之后各省市相继修建，这期间建成了11座斜拉桥，拉索防护各式各样.如苯乙烯玻璃丝布、钢丝网水泥套、聚氯乙烯套管灌黄油、玻璃钢套、铝管灌水泥浆、冷刷沥青胶等.这些方法看来都有较大问题，技术极不成熟.
　　②1983～1987　收集了解国外资料，发现这期间采用套管内灌注水泥浆的防护方式多了起来，特别是采用PE管内灌注水泥浆的方式，当时国外有27座桥采用了这种方式防护.很快，国内5座斜拉桥采用了.
　　③1987～1999　交通部重庆公路科学研究所于1984年研究拉索防护技术，1988年建成的广东九江大桥的拉索是采用热挤PE套进行防护.这期间，几乎所有的斜拉桥均采用这种防护方式至今.
2.2　两座桥进行了拉索更换
　　1. 广州海印大桥为中孔175 m的3跨双塔单索面预应力砼斜拉桥，1988年12月建成通车，拉索由258根Φ5 mm镀锌钢丝组成，PE套管防护，其间压注了水泥浆，套管外再缠包环氧树脂采用玻璃钢外壳层，由于防护出现问题，1995年5月出现拉索断落和松驰，之后，对186根拉索全部更换，换索耗资2 000万元，工期半年.
　　2. 济南黄河桥为中孔220 m的5跨预应力砼斜拉桥，1982年建成通车.拉索由67～121根Φ5 mm镀锌钢丝组成，铝管防护套，其间压注了水泥浆.由于防护出现问题，拉索的锈蚀已相当严重，可能危及大桥的正常营运.为预防发生突发断索事故，1995年9～11月更换完全部88根拉索.
　　3. 此外，1975年建成的上海新五桥，为确保桥梁正常使用，提高桥梁荷载等级，对桥梁进行了加固.由于原有拉索已出现病害，为了改善原用拉索的受力情况，增加了二组平行索；1988年建成通车的广东九江大桥，也由于拉索的锚固处锈蚀问题，正在研究考虑换索问题.
2.3　对我国斜拉桥修建技术水平的评价
　　我国斜拉桥起步较晚，但一起步就以空前的规模和速度发展，一些大跨径、高难度大桥已完成或正在修建.在世界大跨度斜拉桥的前10名中，我国占了一半(见表1).此外，300 m以上跨度的有18座，跨径也是反映建桥水平的一项重要指标，单就这一点而言，不能不承认我国大跨径桥梁修建技术已进入了世界先进水平行列.在设计理论、计算技术、施工技术方面也有了相当水平.
　　尽管这样，但在施工设备、建桥材料、桥梁美学、管理技术方面与发达国家相比，还有一定差距.

表1　世界特大跨斜拉桥(跨度为序)