談斜拉索橋梁中拉索的防雷

摘要：隨著國民經濟的迅速發展，現代交通成為現代化建設的重要組成部分，而長跨度大橋已成為現代交通的重要標志。無論是斜拉橋或是懸索橋，還是斜拉加懸索，基本包括高塔、索道（拉索或懸索）、橋體和橋墩以及監控和收費系統等，其防雷工程技術的研究不僅包括高大建筑物的防雷技術的研究，而且包括各類信息設備和網絡系統的防雷技術的研究；不僅包括直擊雷防護技術的研究，還包括電磁感應、雷電波侵入、雷電地電位反擊等防雷技術的研究。因此，長跨度橋梁防雷工程是一項系統工程，必須進行綜合防護。

關鍵詞：防雷 橋梁 斜拉索

隨著我國經濟的快速發展，基礎設施建設進入一個高速發展的黃金時期，橋梁作為跨越江河、峽谷，以及解決城市交通的基礎設施，規模和數量也都得到快速發展。然而，無論是在繁華的城市還是空曠的鄉村，橋梁主體結構通常都高于周邊建筑，遭受雷電破壞的概率較大、破壞的后果也較嚴重。因此，做好橋梁的防雷是整個橋梁設計中不可或缺的重要一環。

一、斜拉索橋梁拉索的構成特點及雷擊風險

斜拉索橋梁中的拉索是有若干根}s或甲7的高碳鋼拉絲組成的拉絲束外包PE保護層構成。高碳鋼的耐大氣腐蝕能力較差，如果高碳鋼拉絲束外露在空氣中時容易銹蝕，而PE材料的其中一個重要功能就是拉絲束的防腐層。若拉索遭受雷擊，PE層必定會被擊穿而損壞，使纜索的防腐層遭受到破壞，導致鋼拉絲外露于空氣中而迅速銹蝕，從而影響拉索橋梁結構的安全。另外高碳鋼導熱性較差，當拉索遭受雷擊時，強大的雷電流通過高碳鋼拉絲束所產生的高溫會降低拉索的強度。影響斜拉索橋梁的安全。

二、拉索的防雷保護

拉索是以斜吊的方式固定橋面的，其一端固定于主塔，另一端固定于橋面。由于拉索由主塔引下，索網散開寬度大且高，容易遭受雷擊，保護方法是將拉索上、下兩端都與防雷裝置連接，但注意的是施工時不能直接用鋼筋與拉索焊接(焊接會降低拉索的強度)，只需將拉索外的金屬套管的上、下兩端與就近的防雷裝置可靠連接就可以了。

三、直擊雷和側擊雷的防護

當橋梁位于較高建筑樓群之中，建筑樓群上防雷裝置的保護范圍可覆蓋到橋梁時，橋梁上可不考慮安裝防雷裝置；若無法覆蓋或無法完全覆蓋，則應在梁式橋、剛架橋和拱橋上將橋梁鋼欄桿扶手、照明燈桿、聲屏障和接觸網立柱等可靠接地，防止直擊雷和側擊雷對橋梁的破壞。

對于斜拉橋，每座主塔的塔身應每1(hn左右設置一圈均壓環，形成法拉第籠式避雷網，起到均壓和屏蔽的作用；當雷擊橋塔時，由于構成了等電位，橋塔的整體電位抬高，對人和設備不會構成危險。同時應在塔頂安裝避雷針和避雷帶，每根斜拉索或懸索均接地，防止雷擊對橋梁的破壞。

四、橋梁防雷裝置

橋梁防雷裝置一般由接地極、接地引下線、接閃器和接地貫通線組成。

橋梁結構通常分為下部結構、上部結構及附屬工程部分：下部結構一般有基礎、承臺、橋墩等，其中基礎分為樁基礎和擴大基礎。上部結構指梁體。附屬工程有橋面鋪裝、欄桿、排水設施等。橋梁防雷裝置是根據結構特征進行配置，在保證橋體結構安全的前提下，盡可能利用結構主體構件，采用自然接地的方式，以節約工程投資。

1、斜拉索橋梁基本的防雷裝置

在斜拉索橋梁防雷設計中，對于橋梁的索塔及橋面，通常都設有較完善的直擊雷防護裝置保護。一般在索塔頂設置避雷帶及避雷針作為接閃器，利用索塔和橋墩內的結構鋼筋作為引線，橋面的結構鋼筋亦會與防雷接地裝置可靠連接，利用索塔及橋墩的基礎鋼筋作為接地體，構成斜拉索橋梁的基本直擊雷防護裝置。

2、斜拉索防雷裝置的設置方案

本方案采用φ12圓鋼避雷帶作為斜拉索的接閃器，每間隔2m設置抱箍形式避雷帶支持架，利用支持架將整段避雷帶可靠固定在纜索的上方，避雷帶首尾兩端分別與索塔及橋面上的錨頭可靠焊接連通，通過錨頭使避雷帶與索塔和橋面的防雷接地裝置可靠連接，利用大橋本身的引下線和接地體，從而構成拉索的完整防雷裝置。

五、設備的防雷保護

為保障大橋的供電系統正常運作，橋面上的金屬燈桿均須與防雷裝置連接，在電源處安裝過電壓保護器，在主塔上的裝飾燈的電源處也要安裝過電壓保護器。大橋內的過江纜線的金屬套管在橋的兩端及引下線處與防雷裝置連接。至于收費亭內的收費系統，監控系統等弱電設備還要考慮防雷擊電磁脈沖。

六、橋梁防雷裝置施工注意要點

斜拉索橋梁因其結構上的特點，應在設計和施工中注意以下環節：

(1)在塔頂處，由于高度大，維護困難，故要選用免維護材料，如不銹鋼；

(2)橋面上的金屬物，如金屬燈桿、標志牌等，要與防雷裝置可靠連接；

(3)在下面位置相連的部分有相對移動的情況，并非固定，要采用相應的處理(加裝補償器)，如橋體間的伸縮縫、橋墩支承橋體處及主塔支承橋體處；

(4)在隱蔽工程施工中，縱橫鋼筋布置密度大，應將作為防雷的接閃器、引下線、地網等鋼筋作好標志，可靠連接。這樣既方便施工又方便驗收；

(5)在施工過程中，南北兩岸同時施工，考慮到保護兩岸的施工用電及總電源，在兩岸的總電源處須安裝過電壓保護器。番禺大橋在通車后至今運行正常，防雷保護效果良好。

七、小結

綜合各類橋梁防雷裝置的設計及實踐分析，在各類橋梁設計及施工時必須注意橋梁防雷等級的劃分，對綜合性大型橋梁要求接地電阻必須≤1. 0Ω，對于一般性橋梁，其接地電阻≤10. 0Ω即可。并要求針對不同的橋梁接地裝置的形式，應以節約經費、保證安全的原則，盡可能地利用橋梁基礎鋼筋、基樁護筒作為接地極；對于土壤電阻率較高的地區，盡可能利用基礎鉆孔，施放接地極于其中作為接地裝置較妥。橋面接地干線應做到全橋貫通，并作好等電位連接。橋上各類接閃器應盡可能地使用橋梁自身的結構件來代替，如燈桿、吊索等。對于大型綜合性橋梁，應對所有供電及弱電子設備安裝SPD加以保護。

參考文獻：

[1]汪中平，陳云生.夷陵長江大橋綜合防雷工程的設計與施工[J].湖北氣象， 2002，(04) .

[2]尹巧珍.橋梁防雷裝置設置的技術探討[J].福建建筑，2008，(06) .

[3]李杏，葉明.淺談斜拉索橋防雷保護中的等電位處理[J].電氣應用， 2007，(08) .

[4]陳軍，胡波華.大橋防直接雷擊設計初步分析[J].浙江海洋學院學報(自然科學版)， 2007，(03) .