斜拉索桥的防雷设计 斜拉索桥

来源:成人教育 发布时间:2019-04-24 05:43:40 点击:

  从事防雷工作多年以来,总会遇到一些难题,这些可以通过一些专门的防雷理论知识和自己的实践经验得以解答,但是,桥梁的防雷设计在我从事防雷工作的这些年里还是第一次遇到,那么如何对斜拉索桥进行防雷设计呢?
  通过各方面的资料查询、咨询一些有经验的防雷专家,并结合自己多年积累的防雷知识,现以惠州合生大桥(斜拉索桥)为例谈谈自己的一些浅见:
  惠州合生大桥,位于惠州市惠城区,横跨东江,南、北引桥分别与下角南路、三新南路衔接,其中北引桥上跨沿江三路、文昌路,在文昌路与文华一路之间落地,另在文昌二路道口处布置两条上、下桥匝道;南引桥上跨江边路,在下角南路与下角中路的道口处落地。该桥全长2060m,其中桥梁总约1682m,(其中主线桥梁总长约1328m,匝道桥梁总长约354m),主桥长度为326m,主塔高118.795m,共112条拉索。根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94第二章第2.0.3条第八款的要求,该桥按二类防雷建筑物考虑。
  其设计如下:
  
  一、接地装置
  
  利用桥墩桩内的声测管和钢筋作为自然接地极。每个桩焊接两根以上桩筋,桥墩承台内钢筋与桩筋可靠焊接,每个桥墩各引2根接地钢筋至桥面防撞护栏内。声测管、作为接地引上线的桥墩内结构钢筋相互可靠焊接连通。至砼面的接地钢筋应与不锈钢接线端子板的锚固圆钢焊接。大桥两边桥墩互不相连接,需要用人工地网将其可靠焊接连通各桥墩均和水平连接线。每个桥墩内作为的钢筋表面积应符合下列表达式的要求:
  S≥4.24kc2
  S――钢筋表面积总和。
  kc――分流系数,单根引下线应为1,两根引下线及接闪器不成闭合的多根引下线应为0.66,接闪器成闭合环或网状的多根引下线应为0.44。
  在每个桥墩的桥面电缆槽位置处要预留接地端子(备用)。在桥墩(塔)打承台混凝土之前,须对接地极的接地电阻值进行实测,若达不到防雷规范及设计要求,则加人工地网。
  
  二、引下线
  
  由于桥墩间的间距大,故在每个桥墩处设引下线。利用结构钢筋作为接地引上线,引下线利用桥墩内φ≥16mm的钢筋,在盖梁顶上改用φ≥16mm以上的热镀锌圆钢与护拦内的防雷钢筋可靠焊接连通。每个桥墩各引两根接地钢筋至桥面防撞护拦内、人行道板下以及主塔顶端
  该桥主塔防雷引下线暗敷,利用主塔内纵向两主钢筋(φ≥16mm),以及φ≥22mm圆钢沿主塔身敷设,上与接闪器可靠焊接连通,下与接地体可靠焊接连通,并与桥墩(基础)的钢护筒可靠焊接连通(如图)。
  
  
  三、接闪器
  
  该桥主塔顶防雷接闪器采用针带结合方式,避雷带采用φ≥16mm以上的不锈钢,露高150mm,沿塔顶四周敷设;避雷针采用“ESE-IF3”型避雷针制作,高度3m,安装在主塔顶上,并与避雷带可靠焊接连通。
  该桥斜拉索由于主塔引下,索网散开宽度大且高,容易遭受雷击,保护方法是将斜拉索上、下两端与防雷装置可靠焊接连通就可以了。所有斜拉索的金属套管的上、下与就近的避雷带可靠焊接连通。
  该桥主塔侧击雷防护,大桥主塔每隔6m沿塔身设置水平均压环,均压环与塔内两根引下线可靠焊接连通,材料选用φ≥22mm的圆钢。均压环隐蔽。
  桥面利用大桥两边的金属灯杆作接闪器。接地带就近与金属灯杆、桥墩处的引下线,以及主塔处预留的接地端子可靠焊接连通。
  在主塔的横梁两边,靠近桥面板处用4mm×40mm的热镀锌扁钢,或φ≥22mm的热镀锌圆钢焊出预留接地端子(为了把主塔防雷系统与桥面的防雷系统可靠焊接连通)(如图)。
  
  塔顶上的金属物体就近与避雷带可靠焊接连通。主塔在桥面梁板位置处的横梁要设计防雷接地带,接地带与引下线可靠焊接连通。
  
  四、雷电电磁脉冲防护
  
  为保障大桥的供电系统正常工作,大桥内过江电缆线的金属套管及其它金属管道,在桥的两端及引下线处与防雷接地装置可靠焊接连通。在主塔的高空障碍灯控制开关箱旁及装饰灯电源处设计相匹配的电源避雷器。
  为防止雷电电磁脉冲对电源系统的危害,共安装三级电源保护器。一级保护:采用60KA(8/20us)的氧化锌三(单)相电源SPD,二级保护:采用40KA(8/20us)的氧化锌三(单)相电源。三级保护: 20KA(8/20us)的氧化锌三(单)相电源SPD。
  
  五、桥面上设备的雷电防护
  
  桥面上的金属物(如金属广告牌、金属灯杆、金属标志杆等)要与防雷接地装置可靠焊接连通,故在大桥两端及引下线处的桥面位置预留接地端子备用。
  各铁件之间的连接均采用双面搭接焊,焊接长度符合焊接要求。
  全桥接抵达线应贯通,桥墩、梁处及伸缩缝处考虑足够的伸缩余量,其连接线采用铜质连接带。
  
  
  结束语
  由于桥梁防雷设计在国家防雷规范中没有专门的防雷规范设计说明,这些就是我们个人对桥梁防雷设计要求的一些见解,如有不足的地方请阅读者多多指教。
  
  参考文献:
  [1]建筑物防雷设计规范•中华人民共和国国家标准,GB50057-94
  [2]苏邦礼等•雷电与避雷工程•广州•中山大学出版社,1996

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