斜拉索橋的防雷設(shè)計(jì)

從事防雷工作多年以來(lái)，總會(huì)遇到一些難題，這些可以通過(guò)一些專門的防雷理論知識(shí)和自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得以解答，但是，橋梁的防雷設(shè)計(jì)在我從事防雷工作的這些年里還是第一次遇到，那么如何對(duì)斜拉索橋進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)呢?

通過(guò)各方面的資料查詢、咨詢一些有經(jīng)驗(yàn)的防雷專家，并結(jié)合自己多年積累的防雷知識(shí)，現(xiàn)以惠州合生大橋(斜拉索橋)為例談?wù)勛约旱囊恍\見(jiàn):

惠州合生大橋，位于惠州市惠城區(qū)，橫跨東江，南、北引橋分別與下角南路、三新南路銜接，其中北引橋上跨沿江三路、文昌路，在文昌路與文華一路之間落地，另在文昌二路道口處布置兩條上、下橋匝道;南引橋上跨江邊路，在下角南路與下角中路的道口處落地。該橋全長(zhǎng)2060m，其中橋梁總約1682m，(其中主線橋梁總長(zhǎng)約1328m，匝道橋梁總長(zhǎng)約354m)，主橋長(zhǎng)度為326m，主塔高118.795m，共112條拉索。根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94第二章第2.0.3條第八款的要求，該橋按二類防雷建筑物考慮。

其設(shè)計(jì)如下:

一、接地裝置

利用橋墩樁內(nèi)的聲測(cè)管和鋼筋作為自然接地極。每個(gè)樁焊接兩根以上樁筋，橋墩承臺(tái)內(nèi)鋼筋與樁筋可靠焊接，每個(gè)橋墩各引2根接地鋼筋至橋面防撞護(hù)欄內(nèi)。聲測(cè)管、作為接地引上線的橋墩內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋相互可靠焊接連通。至砼面的接地鋼筋應(yīng)與不銹鋼接線端子板的錨固圓鋼焊接。大橋兩邊橋墩互不相連接，需要用人工地網(wǎng)將其可靠焊接連通各橋墩均和水平連接線。每個(gè)橋墩內(nèi)作為的鋼筋表面積應(yīng)符合下列表達(dá)式的要求:

S≥4.24kc2

S——鋼筋表面積總和。

kc——分流系數(shù)，單根引下線應(yīng)為1，兩根引下線及接閃器不成閉合的多根引下線應(yīng)為0.66，接閃器成閉合環(huán)或網(wǎng)狀的多根引下線應(yīng)為0.44。

在每個(gè)橋墩的橋面電纜槽位置處要預(yù)留接地端子(備用)。在橋墩(塔)打承臺(tái)混凝土之前，須對(duì)接地極的接地電阻值進(jìn)行實(shí)測(cè)，若達(dá)不到防雷規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，則加人工地網(wǎng)。

二、引下線

由于橋墩間的間距大，故在每個(gè)橋墩處設(shè)引下線。利用結(jié)構(gòu)鋼筋作為接地引上線，引下線利用橋墩內(nèi)φ≥16mm的鋼筋，在蓋梁頂上改用φ≥16mm以上的熱鍍鋅圓鋼與護(hù)攔內(nèi)的防雷鋼筋可靠焊接連通。每個(gè)橋墩各引兩根接地鋼筋至橋面防撞護(hù)攔內(nèi)、人行道板下以及主塔頂端

該橋主塔防雷引下線暗敷，利用主塔內(nèi)縱向兩主鋼筋(φ≥16mm)，以及φ≥22mm圓鋼沿主塔身敷設(shè)，上與接閃器可靠焊接連通，下與接地體可靠焊接連通，并與橋墩(基礎(chǔ))的鋼護(hù)筒可靠焊接連通(如圖)。

三、接閃器

該橋主塔頂防雷接閃器采用針帶結(jié)合方式，避雷帶采用φ≥16mm以上的不銹鋼，露高150mm，沿塔頂四周敷設(shè);避雷針采用“ESE-IF3”型避雷針制作，高度3m，安裝在主塔頂上，并與避雷帶可靠焊接連通。

該橋斜拉索由于主塔引下，索網(wǎng)散開(kāi)寬度大且高，容易遭受雷擊，保護(hù)方法是將斜拉索上、下兩端與防雷裝置可靠焊接連通就可以了。所有斜拉索的金屬套管的上、下與就近的避雷帶可靠焊接連通。

該橋主塔側(cè)擊雷防護(hù)，大橋主塔每隔6m沿塔身設(shè)置水平均壓環(huán)，均壓環(huán)與塔內(nèi)兩根引下線可靠焊接連通，材料選用φ≥22mm的圓鋼。均壓環(huán)隱蔽。

橋面利用大橋兩邊的金屬燈桿作接閃器。接地帶就近與金屬燈桿、橋墩處的引下線，以及主塔處預(yù)留的接地端子可靠焊接連通。

在主塔的橫梁兩邊，靠近橋面板處用4mm×40mm的熱鍍鋅扁鋼，或φ≥22mm的熱鍍鋅圓鋼焊出預(yù)留接地端子(為了把主塔防雷系統(tǒng)與橋面的防雷系統(tǒng)可靠焊接連通)(如圖)。

塔頂上的金屬物體就近與避雷帶可靠焊接連通。主塔在橋面梁板位置處的橫梁要設(shè)計(jì)防雷接地帶，接地帶與引下線可靠焊接連通。

四、雷電電磁脈沖防護(hù)

為保障大橋的供電系統(tǒng)正常工作，大橋內(nèi)過(guò)江電纜線的金屬套管及其它金屬管道，在橋的兩端及引下線處與防雷接地裝置可靠焊接連通。在主塔的高空障礙燈控制開(kāi)關(guān)箱旁及裝飾燈電源處設(shè)計(jì)相匹配的電源避雷器。

為防止雷電電磁脈沖對(duì)電源系統(tǒng)的危害，共安裝三級(jí)電源保護(hù)器。一級(jí)保護(hù):采用60KA(8/20us)的氧化鋅三(單)相電源SPD，二級(jí)保護(hù):采用40KA(8/20us)的氧化鋅三(單)相電源。三級(jí)保護(hù): 20KA(8/20us)的氧化鋅三(單)相電源SPD。

五、橋面上設(shè)備的雷電防護(hù)

橋面上的金屬物(如金屬?gòu)V告牌、金屬燈桿、金屬標(biāo)志桿等)要與防雷接地裝置可靠焊接連通，故在大橋兩端及引下線處的橋面位置預(yù)留接地端子備用。

各鐵件之間的連接均采用雙面搭接焊，焊接長(zhǎng)度符合焊接要求。

全橋接抵達(dá)線應(yīng)貫通，橋墩、梁處及伸縮縫處考慮足夠的伸縮余量，其連接線采用銅質(zhì)連接帶。

結(jié)束語(yǔ)

由于橋梁防雷設(shè)計(jì)在國(guó)家防雷規(guī)范中沒(méi)有專門的防雷規(guī)范設(shè)計(jì)說(shuō)明，這些就是我們個(gè)人對(duì)橋梁防雷設(shè)計(jì)要求的一些見(jiàn)解，如有不足的地方請(qǐng)閱讀者多多指教。

參考文獻(xiàn):

[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范#8226;中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，GB50057-94

[2]蘇邦禮等#8226;雷電與避雷工程#8226;廣州#8226;中山大學(xué)出版社，1996