探讨桥梁斜拉索的锚端锚具防护技术

唐大海

摘要：斜拉索是斜拉桥的重要组成部分，是主梁的直接受力结构物，斜拉索的施工质量直接影响斜拉桥的质量和使用寿命。锚具作为混凝土上所用的永久性锚固装置，对其进行防腐技术的探究具有十分重要的意义。

关键词：桥梁；斜拉索；锚具防腐

前言

随着现阶段保护措施的逐渐完善，斜拉桥斜拉索索体已经得到了很好的保护，而斜拉索与锚具结合部位由于保护措施较少从而成为斜拉索防腐蚀的薄弱环节，国内已有多座斜拉桥由于斜拉索腐蚀破坏尤其是斜拉索与锚具结合部位的腐蚀而导致换索，造成了巨大的经济损失和不良社会影响，因此拉索锚具的防腐必须引起我们足够的重视。

一、斜拉桥拉索简介

不管是从结构组成还是受力形式方面而言，斜拉索都是桥梁工程中的核心构件，斜拉桥也因其得名。从美学上考虑，拉索也对斜拉桥起着重要作用。目前我们认识到斜拉索必须拥有抗疲劳性能、耐久性和良好的抗腐蚀性等，才能为斜拉桥的正常使用提供坚实的基础。随着土木行业对斜拉桥研究的深入，拉索的类型逐步增多，制作和施工工艺的不断进步，实质上促进了斜拉桥的发展。

（1）斜拉索

斜拉索是在斜拉索中是承受主梁自重及其桥面荷载的关键构件，它主要由索体（包含索身与连接筒）、锚头两大部分组成。

索身钢索的索身是由多根高强度钢丝绞扭而成，主要的结构型式有德国的封闭式旋钮钢缆（Locked Coil Rope）、英国的螺旋形钢缆（Spiral Rope）、日本的平行钢丝股索（Parallel Wire Strand）三大种，而我国斜拉桥所用的斜拉索主要采用平行钢丝型式。每一根斜拉索内，多根绞扭的钢丝都紧密排列为近似六边形结构，外围分别缠绕复合缠包带、热挤压PE护套。

由于索身与锚头的尺寸、刚度差异极大，两者之间的连接点处必然产生应力集中，极易引起PE护套疲劳损伤、破坏锚头的防腐效果，成为整个缆索的最薄弱环节。为了减轻PE护套的疲劳损伤、确保锚头的防腐效果，在锚头与索身之间设置了连接筒区域，通过在连接筒灌注柔性密封填充料，对锚头与索身的連接部分进行防腐蚀的过渡处理。

针对各桥梁不同的承重特点及各缆索的安装位置，需采用不同直径的预应力高强热镀锌钢丝（Φ5mm或Ф7mm），而且钢丝的数量与长度也各不相同。目前钢丝抗拉强度达到1570～1860MPa，其最大应变达到了8000με。

（2）锚头

锚头是斜拉索两端夹持、锚固钢丝的机构，它是缆索与桥梁的连接点，也是缆索承受主梁重量、并将其转换为缆索力的关键转换点，其两端的锚头分别与斜拉桥主塔与箱梁连接。斜拉索锚头主要有热铸锚、冷铸锚、镦头锚等三种锚具形式，它们都是在缆索制作过程中安装在钢索身两端。其中冷铸锚头以环氧铁砂为锚固钢丝的填充料，具有热影响小、耐疲劳强度高、结构紧凑等突出特点，是国际上最主要斜拉索锚头型式。

钢索身的钢丝在锚杯内呈放射状散开，并最终穿过定位板上对应的孔眼，并通过墩头定位。锚杯安装后，灌注特制环氧混合料对锚杯中的空隙进行填充。环氧固化后，钢丝、锚固料和锚杯结合成一个整体。环氧混合料可以在室温下浇注，并通过振动作用使其密实，灌注完成后，可通过不超过180℃的高温保载作用使其充分固化。由于冷铸锚的结构与工艺特点，斜拉索耐疲劳应力能够大于200MPa，完全能够满足斜拉桥的抗疲劳要求。另外，冷铸锚头的纵向尺寸小，占用的索塔或主梁侧面空间较小。

二、斜拉索锚具防腐技术要点

（1）锚具防腐要求

锚具是钢绞线拉索体系中最为关键的受力部件，需要具有良好密封和防腐性能，JT/T771-2009《无粘结钢绞线斜拉索技术条件》行业标准中要求在斜拉索安装张拉结束后，斜拉索的锚固区及斜拉索端部裸露钢绞线应灌注防腐润滑脂，以对该部分裸露的钢绞线进行防腐密封处理。钢绞线拉索锚具内部的防腐填充是拉索安装过程中一道关键工序，其填充的可靠性和材料的防腐性将是决定钢绞线斜拉索整体寿命的关键因素之一。根据国际结构混凝土协会fib-2005《预应力钢质拉索的验收规范》的规定，油脂、柔性树脂和石蜡等材料都可用于钢绞线斜拉索锚具内部的防腐填充。

（2）油性密封蜡的性能指标

油性密封蜡是一种符合国际结构混凝土协会fib-2005《预应力钢质拉索的验收规范》规定的理想防腐填充材料。它是由优质的矿物油与精炼石蜡制成，不含沥青和固体润滑剂，具有较宽的使用温度（-40°C～80°C），能完全实现高温下不流失、不滴漏，低温环境下不开裂等良好的密封特性，被广泛应用在国内外大型桥梁相关防腐密封体系中，油性密封蜡性能指标如表1。

（3）油性密封蜡填充技术

1、锚具灌注

通过上述熔化及管路预热过程以后即可进行锚具的灌注，先将灌注管道的末端通过锚具最下端预设的灌注螺纹孔进行连接，同时在锚具最上端预设的排气螺纹孔上插入一根排气管道至锚具内部的最高处，用于将锚具内的气体完全排出，确保填充密实。最后利用末端阀门控制灌注流量，通过观察排气管道以及锚具中钢绞线与夹片空隙的情况来掌握灌注过程，当发现排气管道以及锚具中钢绞线与夹片空隙有液态油性密封蜡流出时表明该锚具已灌注密实。待油性密封蜡冷却后拆卸灌注管道并安装堵头即可完成整个灌注过程。

2、油性密封蜡的喷涂

虽然现行的国际规范中（如PTI、fib）对拉索都明确提出了拉索索体应采用多重防腐保护体系，以提高拉索的防腐保护性能，延长拉索的使用寿命，但对于锚固区域外裸露钢绞线的防护往往容易被忽视，容易成为整个拉索体系防护中的薄弱环节。为了加强该区域的防护，我们建议在灌注设备上安装工业喷枪，将油性密封蜡均匀喷涂在各根钢丝和裸露的夹片、锚板表面。

3、管道的清洗

由于油性密封蜡常温状态为粘稠蜡状形态，没有加热系统的输送管道，需要在灌注完成后对灌注系统进行清洗，建议准备一桶热水，把泵的进口端插入水桶底，把管道末端放置于水桶内形成一个内循环，利用热水清洗管道内部的油性密封蜡，从而避免堵塞，方便下次使用。如采用专用灌注设备进行灌注，由于该设备整个系统均带有加热功能，下次使用前只需进行预热即可确保管道的畅通，因此不需要进行清洗处理。

参考文献

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