行业资讯Industry News
MENU

桥梁斜拉索防火:为斜拉桥

斜拉索是斜拉桥最主要的承重构件,桥面荷载通过斜拉索传递至索塔。斜拉索呈空间倾斜布置,从桥面延伸至塔顶,跨越范围大,且大多位于车辆火灾可及的高度区间。近年来多起斜拉索火灾事故表明,桥梁斜拉索防火已成为斜拉桥设计、建设与运营管理中不可回避的重大课题。

斜拉索火灾事故的深刻教训

斜拉索火灾事故在国内已有多次惨痛先例:2014年郴州赤石特大桥桥墩起火,导致9根斜拉索断裂,桥梁结构严重受损;2023年11月,石家庄滹沱河特大桥因景观灯带起火,斜拉索断裂;2023年12月,江门银洲湖特大桥发生斜拉索火灾。此外,深中通道、南沙大桥等桥梁近年来也多次发生车辆起火事件,斜拉索均处于潜在威胁之中。

事故原因分析表明,斜拉索火灾主要来源于桥面车辆自燃或追尾起火、景观照明电路故障、桥上明火作业等。油罐车、新能源车辆火灾形成的碳氢类火焰温度可达1100~1400℃,而斜拉索钢丝在550℃左右强度即衰减约40%,处于高张拉状态的斜拉索在火灾中极易发生脆断,且断裂往往具有连锁性,威胁全桥安全。

斜拉索抗火性能的标准指标

斜拉索抗火设计最常引用的指标来自美国PTI协会《斜拉索的设计、测试和安装建议》(PTI DC45.1-18):斜拉索在1100℃环境下持续时间不小于30分钟,过程中斜拉索表面钢丝温度不超过300℃。该指标已成为全球斜拉索防火设计的基准之一。

国内可参照的标准包括:《公路悬索桥缆索系统抗火设计指南》(征求意见稿)、《桥梁承重缆索抗火密封综合防护技术规程》(T/CCTAS61-2023)以及《在役桥梁拉吊索火灾后性能评估与处置技术规程》(征求意见稿)。其中T/CCTAS61-2023按火灾等级规定了1100℃、60分钟燃烧、表面温度不超过300℃的最高等级要求,为斜拉索防火设计提供了明确的国内依据。

斜拉索防火保护方案

抗火防腐一体化涂层体系

斜拉索防火普遍采用"防腐底漆+气凝胶抗火涂料+增强纤维网+耐候面漆"的一体化涂层体系。其中气凝胶烃类膨胀型防火涂料兼具气凝胶隔热与膨胀成炭双重机理:常温下依靠气凝胶极低导热系数延缓热量传导,火灾中涂层膨胀形成致密炭层,阻断热量与氧气向钢丝扩散。

典型配套工艺为:连接底漆打底,涂覆2.5~3毫米气凝胶抗火涂料,铺设增强高温纤维网,再涂覆2.5~3毫米气凝胶防火涂料,最后以80微米氟碳面漆保护。依据产品性能数据,该体系可在1100℃碳氢火灾下提供60~90分钟抗火保护,钢丝表面温度控制在300℃以内,满足并优于PTI DC45.1的30分钟指标。

锚固端与过渡区处理

斜拉索锚固端(索梁锚固区、索塔锚固区)结构复杂、应力集中,是抗火保护的薄弱环节,应采用可任意成型的防火涂料进行包覆保护,并与密封材料配套,防止火焰从构造缝隙侵入。

工程案例:斜拉索防火涂层的实际应用

斜拉索防火涂层已在多个重大跨海大桥工程中得到应用。以湖南省德谦新材料有限公司(德谦新材)为例,其承接了黄茅海跨海通道斜拉索及其锚固端的抗火防护,以及象山港大桥桥面以上12米范围内斜拉索的抗火工程(采用气凝胶抗火涂料与增强高温纤维网组合工艺,实现60分钟防火时间)。这些工程均采用了Dachin Aerogel 920等气凝胶膨胀型防火涂料产品。

产品性能经权威机构验证:中矿大正实验室测试显示,气凝胶抗火材料涂覆的缆索试样在1000~1030℃喷射火焰下燃烧90分钟,表面温度仅288℃;SGS检测显示涂层内部达到300℃的时间为275分钟;产品通过200万次震动疲劳测试,附着力大于3兆帕,可适应斜拉索长期风致振动与温度交变工况,并经NORSOK M-501共4200小时循环耐腐蚀测试验证了海洋环境耐久性。

结语

桥梁斜拉索防火直接关系斜拉桥的结构安全与运营安全。面对日益增多的车辆火灾风险,斜拉索防护应采用经过真火试验验证、具备工程业绩的抗火防腐一体化方案,将火灾对"生命索"的威胁控制在最低水平,为桥梁安全运营提供坚实保障。

TOP