中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021 年 3 月 75 桥梁拉索用柔性防水 罩研究与应用 庞贤剑 马明智 吴荣春 广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530002 摘要：斜拉索作为斜拉桥的承重构件，堪称斜拉桥的生命索，其结构耐久性能直接影响斜拉桥的安全性和耐久性。斜拉索的腐蚀是影响其结构耐久性能的主要的因素之一，斜拉索的防水密封问题一直困扰着业内，本文提出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩解决了斜拉桥拉索梁端锚固区防水密封问题，大幅度提高了拉索常规使用的寿命。通过对桥梁拉索用柔性防水罩结构特点、材料选型、工艺流程、试验验证及工程应用介绍，阐述了柔性...
中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021 年 3 月 75 桥梁拉索用柔性防水 罩研究与应用 庞贤剑 马明智 吴荣春 广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530002 摘要：斜拉索作为斜拉桥的承重构件，堪称斜拉桥的生命索，其结构耐久性能直接影响斜拉桥的安全性和耐久性。斜拉索的腐蚀是影响其结构耐久性能的主要的因素之一，斜拉索的防水密封问题一直困扰着业内，本文提出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩解决了斜拉桥拉索梁端锚固区防水密封问题，大幅度提高了拉索常规使用的寿命。通过对桥梁拉索用柔性防水罩结构特点、材料选型、工艺流程、试验验证及工程应用介绍，阐述了柔性防水罩的密封防水安全可靠性。 关键词：斜拉索；柔性防水；密封可靠性；应用 中图分类号：U443.38 文献标识码：A 引言 斜拉索是斜拉桥的重要受力构件，其可靠性与桥梁安全息相关，影响斜拉索结构可靠耐久性能的因素主要有斜拉索的腐蚀与疲劳。近些年来国内外许多斜拉桥通车后较短时间内拉索就出现了腐蚀，给桥梁安全埋下严重的隐患，迫使对斜拉桥提前换索，造成较大经济损失。拉索的腐蚀主要是由于梁端预埋管管口处的防水密封措施耐久性不足，导致雨水流入预埋管内，造成拉索锚具的腐蚀。拉索最薄弱部位-梁端预埋管与索体结合处的防水密封耐久性问题，现在已经成为桥梁建设工作者急需解决的问题。调查表明，目前国内外斜拉桥梁端预埋管与索体结合处的防水措施是设置防水罩的方式，防水罩主要有铸铁、不锈钢、橡胶 3 种材质形式。铸铁防水罩采用铸造模具分两瓣制造，拉索规格多，开模费用高；不锈钢防水罩是用不锈钢板卷焊而成，不锈钢材料费用和加工费较高。两者不紧制造费用高，由于都属于钢性材料，拉索产生振动时易造成其密封失效，当索体和预埋管偏心时其安装极其困难。橡胶防水罩也是通过开模进行制造，开模费用高，同时其是靠抱箍压缩罩体橡胶箍紧索体而进行密封，由于拉索的索径精度差，在拉索较大的振动作用下，这种密封措施易失效。针对这一情况，本文研究出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩很好解决了拉索梁端锚固区防水密封耐久性问题，其生产所带来的成本及维护成本低，产品采用分离结构、制作、安装施工方便，拥有非常良好的应用前景和推广价值。 1 柔性防水罩结构特点 本文介绍了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩，主要有罩体、压紧环、抱箍等结构组成。罩体为外形上小圆下大圆中间圆弧过度椎体形状单侧开口整体式橡胶罩体，单侧开口拼合缝设有凸边，凸边内侧设有凹槽放置密封材料密封，罩体大、小圆端段的内腔设有多道凸筋，通过压缩凸筋变形密封；压紧环为两瓣式、并由螺栓连接拼合而成一圆环形，压紧环外圆设有多处凹槽，压紧环内腔设有多处凹槽，装配状态下，压紧环内腔凹槽放置密封材料然后将压紧环扣合在索体上，橡胶罩体的小圆端和大圆端分别绕压紧环和索导管周向合拢，罩体小圆端段内腔的凸筋与压紧环外圆凹槽对应贴紧安装；抱箍分别安装在橡胶防水罩体小圆端段、大圆端段外侧。 本柔性防水罩具有特点如下：①罩体是一单侧开口的整体式橡胶防水罩体，单侧开口拼合缝设有凸边，凸边侧结合面增设凹槽结构，在凹槽内填充高出基面的密封材料，很好解决了防水罩的轴向密封，压缩大、小圆端段的内腔设置的凸筋变形密封，使防水罩轴向与索体径向形成一体式密封，使密封更可靠。②本装置比普通橡胶防水罩增设了压紧环，橡胶罩体小圆端段的内腔设多道环形凸筋与压紧环外圆凹槽紧密配合，凹槽内放置密封材料，形成多道密封；与索体连接的压紧环内腔设置多道环形槽，槽内放置密封材料，形成多道密封，同时提高了索体与罩体的配合精度，压紧环与索体形成静态密封，不会因拉索振动影响而导致密封失效。③罩体为上小圆下大圆中间圆弧过度的椎体形状，在索体产生振动或者偏摆时产生的应力由罩体的凸起圆弧进行缓冲分解，解决了罩体因应力集中开裂的问题，同时便于在索体与索导管不同心时方便安装。④只需改变压紧环内腔尺寸，就能使防水装置适应多种规格的拉索，大幅度减少橡胶防水罩体的模具的生产所带来的成本与管理成本。 2 柔性防水罩材料选择 柔性防水罩安装于桥面，属于外零件，一直受到外界光、氧、热、昼夜温差大和化学介质等外因影响，对罩体耐老化性能要求极高。笔者对常用橡胶性能比较如表 1 所示。 从表 1 可看出，硅橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙均可选为罩体材料，且综合性能硅橡胶＞三元乙丙＞氯丁橡胶。其中，三元乙丙橡胶耐老化性能非常好、耐候性好、电绝缘性能优良、耐化学腐蚀性好、耐水蒸气、颜色稳定性、冲击弹性较好，其在臭氧浓度 50pphm、拉伸 30%的条件下，可达 150h以上不龟裂。 3 试验验证 为了更好检验桥梁拉索用柔性防水罩防水密封性能，更好模拟拉索实桥振动工况，笔者专门设计如下实验进行装配，将组装好的防水装置组件进行泡水试验，为更好模拟拉索实桥振动工况下柔性防水罩密封性能，专门设计了辅助实验用的底座。底座由内外圆筒和底板焊接一体，外圆筒模拟梁端预埋管，内圆筒与索体间留有一定间隙，通过摇晃索体模拟实桥拉索振动情况，然后持续浸泡 72h，拆开组装件查看防水装置空腔内无进水，试纸没变色。 表 1 常用橡胶性能比较 性能 NR FPM SI NBR CR EPDM IIR 比重 0.91～0.93 1.80～1.82 0.95～0.98 1.00～1.20 1.15～1.25 0.86～0.87 0.91～0.93 硬度(邵氏 A) 10～100 50～90 30～90 15～100 10～90 30～90 20～90 耐热性(C) 100 250 250 120 120 150 150 脆性温度(C) -50～-70 -10～-20 -70～-120 -10～-20 -35～-55 -40～-60 -30～-55 耐老化性 差 好 极好 中等 极好 极好 好-极好 耐臭氧性 好 极好 中等 好 极好 好-极好 耐磨性 极好 中等 中等 极好 极好 极好 中等-好 压缩变形 中等-好 极好 好 差-好 好 中等 阻燃性 差 中等 差 极好 差 差 耐酸性 好 极好 好 好 极好 好 极好 耐油性 差-好 最好 好 极好 好 差 极好 抗撕裂性 好 中等 中等 中等 好 好 好
中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021 年 3 月 75 桥梁拉索用柔性防水 罩研究与应用 庞贤剑 马明智 吴荣春 广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530002 摘要：斜拉索作为斜拉桥的承重构件，堪称斜拉桥的生命索，其结构耐久性能直接影响斜拉桥的安全性和耐久性。斜拉索的腐蚀是影响其结构耐久性能的主要的因素之一，斜拉索的防水密封问题一直困扰着业内，本文提出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩解决了斜拉桥拉索梁端锚固区防水密封问题，大幅度提高了拉索常规使用的寿命。通过对桥梁拉索用柔性防水罩结构特点、材料选型、工艺流程、试验验证及工程应用介绍，阐述了柔性...
中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021 年 3 月 75 桥梁拉索用柔性防水 罩研究与应用 庞贤剑 马明智 吴荣春 广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530002 摘要：斜拉索作为斜拉桥的承重构件，堪称斜拉桥的生命索，其结构耐久性能直接影响斜拉桥的安全性和耐久性。斜拉索的腐蚀是影响其结构耐久性能的主要的因素之一，斜拉索的防水密封问题一直困扰着业内，本文提出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩解决了斜拉桥拉索梁端锚固区防水密封问题，大幅度提高了拉索常规使用的寿命。通过对桥梁拉索用柔性防水罩结构特点、材料选型、工艺流程、试验验证及工程应用介绍，阐述了柔性防水罩的密封防水安全可靠性。 关键词：斜拉索；柔性防水；密封可靠性；应用 中图分类号：U443.38 文献标识码：A 引言 斜拉索是斜拉桥的重要受力构件，其可靠性与桥梁安全息相关，影响斜拉索结构可靠耐久性能的因素主要有斜拉索的腐蚀与疲劳。近些年来国内外许多斜拉桥通车后较短时间内拉索就出现了腐蚀，给桥梁安全埋下严重的隐患，迫使对斜拉桥提前换索，造成较大经济损失。拉索的腐蚀主要是由于梁端预埋管管口处的防水密封措施耐久性不足，导致雨水流入预埋管内，造成拉索锚具的腐蚀。拉索最薄弱部位-梁端预埋管与索体结合处的防水密封耐久性问题，现在已经成为桥梁建设工作者急需解决的问题。调查表明，目前国内外斜拉桥梁端预埋管与索体结合处的防水措施是设置防水罩的方式，防水罩主要有铸铁、不锈钢、橡胶 3 种材质形式。铸铁防水罩采用铸造模具分两瓣制造，拉索规格多，开模费用高；不锈钢防水罩是用不锈钢板卷焊而成，不锈钢材料费用和加工费较高。两者不紧制造费用高，由于都属于钢性材料，拉索产生振动时易造成其密封失效，当索体和预埋管偏心时其安装极其困难。橡胶防水罩也是通过开模进行制造，开模费用高，同时其是靠抱箍压缩罩体橡胶箍紧索体而进行密封，由于拉索的索径精度差，在拉索较大的振动作用下，这种密封措施易失效。针对这一情况，本文研究出了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩很好解决了拉索梁端锚固区防水密封耐久性问题，其生产所带来的成本及维护成本低，产品采用分离结构、制作、安装施工方便，拥有非常良好的应用前景和推广价值。 1 柔性防水罩结构特点 本文介绍了一种新型桥梁拉索用柔性防水罩，主要有罩体、压紧环、抱箍等结构组成。罩体为外形上小圆下大圆中间圆弧过度椎体形状单侧开口整体式橡胶罩体，单侧开口拼合缝设有凸边，凸边内侧设有凹槽放置密封材料密封，罩体大、小圆端段的内腔设有多道凸筋，通过压缩凸筋变形密封；压紧环为两瓣式、并由螺栓连接拼合而成一圆环形，压紧环外圆设有多处凹槽，压紧环内腔设有多处凹槽，装配状态下，压紧环内腔凹槽放置密封材料然后将压紧环扣合在索体上，橡胶罩体的小圆端和大圆端分别绕压紧环和索导管周向合拢，罩体小圆端段内腔的凸筋与压紧环外圆凹槽对应贴紧安装；抱箍分别安装在橡胶防水罩体小圆端段、大圆端段外侧。 本柔性防水罩具有特点如下：①罩体是一单侧开口的整体式橡胶防水罩体，单侧开口拼合缝设有凸边，凸边侧结合面增设凹槽结构，在凹槽内填充高出基面的密封材料，很好解决了防水罩的轴向密封，压缩大、小圆端段的内腔设置的凸筋变形密封，使防水罩轴向与索体径向形成一体式密封，使密封更可靠。②本装置比普通橡胶防水罩增设了压紧环，橡胶罩体小圆端段的内腔设多道环形凸筋与压紧环外圆凹槽紧密配合，凹槽内放置密封材料，形成多道密封；与索体连接的压紧环内腔设置多道环形槽，槽内放置密封材料，形成多道密封，同时提高了索体与罩体的配合精度，压紧环与索体形成静态密封，不会因拉索振动影响而导致密封失效。③罩体为上小圆下大圆中间圆弧过度的椎体形状，在索体产生振动或者偏摆时产生的应力由罩体的凸起圆弧进行缓冲分解，解决了罩体因应力集中开裂的问题，同时便于在索体与索导管不同心时方便安装。④只需改变压紧环内腔尺寸，就能使防水装置适应多种规格的拉索，大幅度减少橡胶防水罩体的模具的生产所带来的成本与管理成本。 2 柔性防水罩材料选择 柔性防水罩安装于桥面，属于外零件，一直受到外界光、氧、热、昼夜温差大和化学介质等外因影响，对罩体耐老化性能要求极高。笔者对常用橡胶性能比较如表 1 所示。 从表 1 可看出，硅橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙均可选为罩体材料，且综合性能硅橡胶＞三元乙丙＞氯丁橡胶。其中，三元乙丙橡胶耐老化性能非常好、耐候性好、电绝缘性能优良、耐化学腐蚀性好、耐水蒸气、颜色稳定性、冲击弹性较好，其在臭氧浓度 50pphm、拉伸 30%的条件下，可达 150h以上不龟裂。 3 试验验证 为了更好检验桥梁拉索用柔性防水罩防水密封性能，更好模拟拉索实桥振动工况，笔者专门设计如下实验进行装配，将组装好的防水装置组件进行泡水试验，为更好模拟拉索实桥振动工况下柔性防水罩密封性能，专门设计了辅助实验用的底座。底座由内外圆筒和底板焊接一体，外圆筒模拟梁端预埋管，内圆筒与索体间留有一定间隙，通过摇晃索体模拟实桥拉索振动情况，然后持续浸泡 72h，拆开组装件查看防水装置空腔内无进水，试纸没变色。 表 1 常用橡胶性能比较 性能 NR FPM SI NBR CR EPDM IIR 比重 0.91～0.93 1.80～1.82 0.95～0.98 1.00～1.20 1.15～1.25 0.86～0.87 0.91～0.93 硬度(邵氏 A) 10～100 50～90 30～90 15～100 10～90 30～90 20～90 耐热性(C) 100 250 250 120 120 150 150 脆性温度(C) -50～-70 -10～-20 -70～-120 -10～-20 -35～-55 -40～-60 -30～-55 耐老化性 差 好 极好 中等 极好 极好 好-极好 耐臭氧性 好 极好 中等 好 极好 好-极好 耐磨性 极好 中等 中等 极好 极好 极好 中等-好 压缩变形 中等-好 极好 好 差-好 好 中等 阻燃性 差 中等 差 极好 差 差 耐酸性 好 极好 好 好 极好 好 极好 耐油性 差-好 最好 好 极好 好 差 极好 抗撕裂性 好 中等 中等 中等 好 好 好
