4悬索桥缆索系统和斜拉索腐蚀防护 广州珠江黄埔大桥悬索桥主缆、吊索和斜拉桥斜拉索都是由钢丝、钢丝绳等与锚具组成，按缆索用途分，特殊结构件包括悬索桥主缆预制平行钢丝索股、斜拉桥用HDPE包覆平行钢丝斜拉索、悬索桥钢丝绳吊索，还有悬索桥检修道扶手索等。索体的钢丝一般都通过热镀锌处理，防止桥梁用缆索在制造、运输、架设以及使用过程中索体的腐蚀生锈，提高桥梁的缆索系统索体安全寿命。以前一些没有使用镀锌钢丝的小型桥梁，多因应力腐蚀断裂或腐蚀疲劳造成缆索失效，而不得不全面换索。 4.1悬索桥主缆防护 主缆是悬索桥的“安全生命线”，悬索桥的两根主缆将承受桥梁的全部载荷，是悬索桥最主要的承重构件，在整个大桥的使用期内不可更换。悬索桥主缆由预制平行钢丝索股组成。由于处在跨越江河湖海和承力的环境下，易受大气和雨水腐蚀，主缆必须进行特殊防护。悬索桥主缆的防护，主要是应用高强热镀锌钢丝，主缆架设完成紧缆和安装索夹后，在主缆外部进行重防腐防护，涂抹防锈腻子、缠绕钢丝和外层涂料防护，形成特殊的铠装保护层，防止主缆的钢丝在使用过程中被腐蚀。 我国的主缆涂料涂装防护系统基本上采用的热镀锌钢丝组成的缆索经过清洁处理后，涂装腻子、缠绕钢丝，然后涂装底漆、中间漆和面漆的防护方案（图二）。通过腻子填塞钢丝缝隙，并在表面形成一定的覆盖厚度，主缆使用的腻子能与缠丝形成铠装密水保护。各桥方案的差别在于腻子材料不同和涂料系统的差异。除广东虎门大桥和江苏江阴、润扬大桥外，其他悬索桥主缆使用的是北京航空材料研究院提出的防护系统，应用航空领域的聚异丁烯不干性密封膏作为腻子材料。广州珠江黄埔大桥经过综合评估，也准备应用这一防护系统。 图二、主缆腻子+缠丝+涂装防护方式 4.2悬索桥吊索防护 广州珠江黄埔大桥吊索索体材料主要是钢丝绳，吊索与主缆的连接方式采用骑跨式；吊索与钢箱梁的连接方式采用锚箱套筒螺母承压式。检修道扶手索、骑跨式结构的钢丝绳吊索因结构原因，只能采用涂料涂装防护。由于吊索腐蚀破坏问题比较突出，广州珠江黄埔大桥吊索防护原设计涂装防护，在设计方案基础上进行了进一步探讨，目前提出了三种防护意见：（1）钢丝绳涂装特殊渗透型防腐油脂（如LIQUID-A等专用防腐润滑油脂）形成保护膜层，还可渗透至钢丝绳中心，排出湿气，形成的涂层屏蔽作为长期保护。（2）吊索索体外套PE防护层，索体内填充防腐材料，锚固端密封，隔绝腐蚀源。（3）表面在使用状态下，采用特殊防腐涂料体系涂装，表层涂装特殊成膜涂料形成外屏蔽保护层。 4.3斜拉桥斜拉索防护 广州珠江黄埔大桥采用的斜拉索系统是用热挤高密度聚乙烯（PE）防护的半平行钢丝索配以冷铸墩头锚系统的钢丝斜拉索。斜拉索由高强度锌钢丝组成，为制作和成盘运输方便，制作过程中采用小扭角（2～4°）同心绞合工艺扭绞成型。扭绞后在钢丝索外面绕包高强度复合胶带，然后热挤高密度聚乙烯（PE）防护层，在PE表层增加了压花工艺，作为斜拉索使用过程的辅助减震措施。热挤高密度聚乙烯（PE）防护层是斜拉索的主要防腐蚀措施。这种斜拉索在精确下料后两端灌铸冷铸锚具（或热铸锚具），成品索经预张拉（或反顶）检验合格可以成盘、成圈方式包装运输。广州珠江黄埔大桥为了加强索体防护功能，增加了索体在钢丝外加缠PV带的辅助防护措施，内外层PE全部采用进口材料，成品索采用大规格盘成盘包装。 4.4锚具结构和锚端的防护 锚具按锚固方式分，常用的锚具结构主要有冷铸镦头锚和热铸锚。锚具与索体的连接和过渡部位是腐蚀防护的重要环节，这一部位是主要的损毁区域，是目前索结构的重点难题。热铸锚是将索体端头钢丝在锚具内均匀分散用锌铜合金锚固为一体，传递张力。有的锚具为了减小端部疲劳，在锚具上端口或接长筒部分灌注冷铸填料或其他填充料。冷铸锚锚具在组装后灌注环氧铁砂，安装好接长筒后灌注环氧胶浆，在安装好挡板并完成养生后，最后还要压铸环氧树脂密封胶。张拉检验结束后，在锚索连接处按图压铸密封胶，缠PE防腐胶带，检查修补损伤的护套，包缠保护拉索护套的包带。近年还探讨了锚管口和PE套热塑PE过渡连接和现场热塑锚管和索体过渡连接的密封防护措施。为了延长锚具安全使用寿命，广州珠江黄埔大桥重视锚具结合部位的腐蚀防护，同时各种锚具全部采用了表面热镀锌防护措施。 表三、缆索锚具结构分类 主缆索股锚具 斜拉索锚具 吊索锚具 锚固方式 热铸锚 冷铸镦头锚 热铸锚 接长筒 无 改进锚口受力状态 改进锚口受力状态接长筒 填充 无 冷铸料或聚氨酯等 填料 冷铸料或聚氨酯等 填料 过渡结构 锚板结构 橡胶紧固件或热缩套等 橡胶紧固件或热缩套等 辅助措施 密封胶、防腐胶带 防水盖、密封圈锚固护筒 防腐料填充、密封胶 防腐料填充、密封胶 锚具 热镀锌 热镀锌、油脂涂抹 热镀锌、涂料涂装锚具端部 尾端加盖密封 尾端加盖密封 密封、涂料涂装 如果不对斜拉索的端部和锚具进行专门的防护，会造成预埋护筒管内积水、进杂物或锚具发生锈蚀，不仅严重影响斜拉索的使用寿命，而且严重影响斜拉桥中期索力调整及将来的换索工作。近年来有采用封闭性聚氨酯发泡，填充在斜拉索锚具与预埋护筒管的间隙内，防止水分进入护筒管。该聚氨酯发泡塑料具有质量轻、吸水性特小、低导热性、隔气性好、较好的韧性等特点。能使钢材和索体表面PE层粘合成较牢固的整体，使导管内的锚具与雨水、潮气及其他腐蚀介质相隔离，能在较长时间内防止索端锚具锈蚀。同时还采用了在两端锚具外露部分的表面涂刷一层锚具专用的防护油脂，然后在锚具外加盖不锈钢护罩的防护措施。防护专用油脂由矿物油脂及适量的树脂组成，具有对金属无腐蚀、常温下不粘手、80℃下不流淌和低温下不开裂的性能。在锚具表面均匀地涂刷一层油脂后，锚具表面与大气隔离，可达到锚具防护的目的。加盖不锈钢护罩可防止油脂被损坏而导致锚具锈蚀。斜拉索的梁和塔出口端也进行必要的密封和填充防护处理，由此还可以改善斜拉索结构的外观，广州珠江黄埔大桥结合延长斜拉索安全使用寿命的科研课题，项目系统开发应用斜拉索锚端防护系统，达到延长斜拉索安全使用寿命的目的。 主缆索股和吊索等外露锚具还要进行表面涂料涂装防护处理。吊索锚具一般采用与主缆或桥面钢梁相同的涂装系统和表面色彩，表面镀锌的锚具要注意表层处理和底漆涂料选择。 5主索鞍、散索鞍和索夹的防护和涂装 索鞍的主要功用是支承主缆，将主缆的竖向压力均匀地传递到索塔上面。大型索鞍鞍体为铸造组焊件结构，铸造和组焊工艺要求十分严格。索鞍是不可更换钢结构，寿命与大桥相同，所以索鞍的防腐蚀措施是相当重要的。一般防护方法是在鞍槽内的隔板焊接完成后，对鞍座槽道内进行喷锌防腐蚀处理，表面喷砂处理，热喷锌层一定厚度，然后表面进行封闭。对于鞍体的外露面同样要求喷砂处理，然后喷涂无机硅酸锌底漆，环氧中间漆和聚氨酯面漆。孔加工面不能涂装处理，但要进行涂脂防锈处理。广州珠江黄埔大桥在悬索桥主鞍和散索鞍（含埋件制造）中应用了锌加涂料防护。 由于桥梁结构的特殊要求和重要性，锌加涂料作为一种新材料在桥梁钢结构腐蚀防护中有良好的应用前景，特别是对于需要重防腐、而又难以实施热镀锌和热喷锌的钢结构，应用锌加涂料使用简单、操作方便、容易修补，有一定优势。（1）锌加涂料在桥梁缆索系防护中的应用 ，锌加涂料可以方便地用于悬索桥缆索锚固结构、主鞍和散索鞍（含埋件）、索夹、主缆和吊索锚具等的腐蚀防护；用于斜拉桥的斜拉索锚固结构和锚具等的防护；用于拱桥吊索锚具结构部分和拱结构的防护。（2） 锌加涂料在桥梁钢梁、钢塔防护中的应用，可以选用锌加涂料作为桥梁钢塔、钢箱梁、钢桁梁、钢锚固件等钢结构的防护涂料。在桥梁钢结构上应用锌加涂料，主要应用于结构复杂热喷锌处理困难的结构，作为重防腐涂装的底层，与其他配套涂层一起形成可靠的长效涂装保护层。改进和提高桥梁钢结构腐蚀防护效果，延长桥梁的安全使用寿命。由于锌加涂料的功能特点和施工方法简单灵活方便，锌加涂料可广泛用于各种桥梁钢结构腐蚀防护和防护维修。 广州珠江黄埔大桥索夹是骑跨式索夹，在主缆上安装位置和受力情况的不同，分为吊索索夹和无吊索索夹。主要作用是紧箍主缆，加强主缆的整体性，同时支撑扶手钢索。索夹的内孔加工面进行喷锌防护处理，加工面涂脂防锈，非加工面按规定内表面喷砂喷锌涂装防腐，外表面喷砂涂装防腐。 6 结语 随着国民经济飞跃发展和科学技术进步，钢结构已经大量地应用于桥梁工程，桥梁钢塔、钢箱梁、钢桁梁、钢拱、桥梁缆索 ( 斜拉索、主缆索股、吊索等 ) 在悬索桥、斜拉桥和拱吊桥等桥梁结构作为主要承重结构应用。由于具备工厂预制、保证质量、节省工期等优异特点，桥梁钢结构得到大量成功运用，提高了桥梁建设规模和质量，推进了桥梁建设工艺技术进步，使我国快速成为世界桥梁大国。 广州珠江黄埔大桥同时包括斜拉桥和悬索桥，特殊结构件全部采用钢结构，各种先进的钢结构腐蚀防护方法得到了较全面地应用。目前桥梁钢结构主要还是应用涂料涂装为主的防护体系，涂料材料的性能直接影响防腐效果，广州珠江黄埔大桥大量应用的涂料主要是国外品牌海虹老人牌涂料，斜拉索内外层ＰＥ、ｐｖｆ缠带，索鞍涂装的锌加都是进口防护材料，只有主缆腻子和涂料和体系是国内北京航空材料研究所开发了得系列涂料和体系。国外品牌涂料存在价格偏高的问题，目前价格对一些性能优异的重防腐涂料的推广应用有一定的制约。涂料、密封材料、灌注填料、HDPE外套材料等材料的选择直接影响防腐效果，一定要重视对材料采购和供应的控制，不适当的材料是达不到相应效果的。桥梁钢结构涂装和防护还受到结构的制约，有些结构影响涂装。常言“三分涂料，七分涂装”，由于涂装本身和结构加工制造等施工造成的问题是比较多的，如果工艺或施工操作不当造成的问题更严重，需要重视涂装质量和的施工质量，特别是制造和施工过程对原涂装造成的损伤和破坏，以及施工过程造成的损伤和破坏，施工过程造成的缺陷修补要及时到位。 参考资料： 1、《悬索桥主缆缠丝涂装防护工程》 叶觉明　腐蚀与防护　2000年３月第３期 3、《除湿机系统在钢箱梁防护中的应用》叶觉明　腐蚀与防护　2001年10月第10期 4、《大跨度桥梁钢箱梁的防腐涂装》叶觉明 现代涂料与涂装　　2002年２月第１期 10、《桥梁缆索系统的腐蚀与防护》叶觉明 钟建驰 钢结构 2005年4月第2期 14、《桥梁斜拉索锚端防护》叶觉明 腐蚀与防护2007年2月第2期