摘要:主纜是懸索橋最重要的受力構(gòu)件之一，且是不可更換構(gòu)件，被稱為懸索橋的“生命線”;主纜長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，經(jīng)受著各種不利環(huán)境的侵蝕，導(dǎo)致主纜鋼絲易產(chǎn)生銹蝕。為了解決懸索橋主纜的腐蝕問題，對(duì)主纜的防腐涂裝體系進(jìn)行了探討，簡(jiǎn)述了懸索橋主纜腐蝕防護(hù)機(jī)理，以及國(guó)內(nèi)外懸索橋主纜防腐涂裝體系的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展，分析了懸索橋主纜防腐涂裝體系存在的問題。傳統(tǒng)的主纜防護(hù)方法只能減緩主纜腐蝕，而主纜除濕防腐系統(tǒng)能較好地阻止主纜腐蝕。懸索橋主纜防腐應(yīng)采用防腐涂裝體系和主纜除濕系統(tǒng)相結(jié)合的方式。

    關(guān)鍵詞:懸索橋;主纜;腐蝕;防腐涂裝;除濕系統(tǒng)

    中圖分類號(hào):TQ635.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0253－4312(2011)05－0060－04

    懸索橋是目前跨越能力最大的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)壽命一般為100年，主要由主塔、錨碇、鞍座、主纜、吊索、橋面承載梁體及附件構(gòu)成。主纜是通過塔頂鞍座懸掛在主塔上并錨固于兩端錨固體中的柔性承重構(gòu)件，主纜本身又通過索夾和吊索承受活載和加勁梁(包括橋面)的恒載，除此之外，它分

    擔(dān)一部分橫向荷載并將它直接傳遞到塔頂［1］，主纜是懸索橋最重要的受力構(gòu)件之一，且是不可更換的，因此，被稱為懸索橋的“生命線”。主纜長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，經(jīng)受著各種不利環(huán)境的侵蝕，導(dǎo)致主纜鋼絲易產(chǎn)生銹蝕［2］。主纜鋼絲腐蝕會(huì)嚴(yán)重危及到懸索橋的安全性，因腐蝕會(huì)減少有效的索股面積和強(qiáng)度。美國(guó)紐約市運(yùn)輸局在最近出版的一份關(guān)于懸索橋纜索狀況的報(bào)告中得出結(jié)論:“由于腐蝕，紐約市區(qū)的幾乎所有大型懸索橋都存在強(qiáng)度損失的問題，主纜強(qiáng)度損失的范圍從微乎其微到約35%(Williamsburg橋)”［3］。因此，主纜的壽命直接影響甚至決定著懸索橋的使用年限，如何保證主纜的耐久性至關(guān)重要，因此其防腐涂裝倍受關(guān)注。

    1懸索橋主纜腐蝕防護(hù)機(jī)理

    懸索橋主纜防腐涂裝體系普遍采用的技術(shù)是:鋼絲出廠前進(jìn)行鍍鋅處理，主纜成形后通過“防腐膩?zhàn)?纏繞鋼絲+外防護(hù)涂層”的方式來進(jìn)行防腐(如圖1所示)，這種主纜防護(hù)體系實(shí)際上是通過對(duì)主纜外層進(jìn)行密封包裹來防止水分侵入其內(nèi)部以達(dá)到防腐蝕目的。目前國(guó)內(nèi)外主纜防腐主要采用3種方法:一是圓鋼絲纏繞涂層法(19世紀(jì)40年代早期由JohnReobling開發(fā));二是合成護(hù)套防護(hù)法(20世紀(jì)60年代早期由Bethlehem鋼鐵公司和DuPont化學(xué)公司開發(fā));三是S形纏繞鋼絲代替圓形鋼絲。

    2國(guó)內(nèi)外懸索橋主纜的涂裝體系

    2.1國(guó)外懸索橋主纜的涂裝體系

    美國(guó)是現(xiàn)代懸索橋技術(shù)的起源地，建有100多座懸索橋，自1883年美國(guó)建成布魯克林大橋(主跨486m)至今，懸索橋的建造已經(jīng)有100多年的歷史。世界各國(guó)專家圍繞“防腐膩?zhàn)?纏繞鋼絲+外防護(hù)涂層”的主纜防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究，開發(fā)出多種防護(hù)材料，主纜防腐涂裝體系得到了快速的發(fā)展，并形成了多種多樣的主纜防腐體系，如表1所示［4－6］。

    美國(guó)的懸索橋大部分是老橋，主要采用“膩?zhàn)?纏絲+涂裝”的防護(hù)體系。20世紀(jì)60年代早期Bethlehem鋼鐵公司和DuPont化學(xué)公司開發(fā)了合成護(hù)套防護(hù)法，因其施工難度大而未能得到推廣。針對(duì)圓鋼絲纏繞的密封間隙和傳統(tǒng)防護(hù)體系不能完全防護(hù)腐蝕等問題，經(jīng)過大量的檢查、觀測(cè)和試驗(yàn)研究，日本在20世紀(jì)90年代開發(fā)了主纜S形纏繞鋼絲代替圓形鋼絲，并對(duì)懸索橋主纜內(nèi)送干燥空氣除濕系統(tǒng)進(jìn)行了研究。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，涂料體系的性能越來越優(yōu)異，如纏絲前的防腐膩?zhàn)?，歐美國(guó)家早期采用鉛丹油膏，后來采用鋅膩?zhàn)拥?日本在20世紀(jì)60年代發(fā)展了鉻酸鋅膩?zhàn)?，?0年代發(fā)展了以鉛酸鈣高分子有機(jī)鉛、鉛酸鈣類密封膏、磷酸鋁密封膏為主的不干性高分子材料，20世紀(jì)90年代，發(fā)展了防腐性能優(yōu)異的含鋅、干性油和體質(zhì)顏料的膩?zhàn)?，進(jìn)而又發(fā)展了磷酸鋁型密封膏。在此期間，主纜纏繞鋼絲后的外防護(hù)涂料涂裝也得到了不斷的更新?lián)Q代。目前主纜的涂料涂裝一般采用環(huán)氧樹脂涂料做底涂層和中間涂層、聚氨酯涂料做面涂層，也有直接采用橡膠包覆帶纏繞而不用涂料的方法［4］。