
大橋拉索冬季掉冰凌?非武漢一城的煩惱!這些方案你怎么看?
前不久,武漢二七長江大橋冰凌墜落事件再度登上熱搜。
不少市民
在微博上、微信朋友圈里報料
市民反映
2015年起,武漢的部分橋梁就開始發生冬季纜索掉冰凌的問題。今年,武漢長江二橋、白沙洲長江大橋、軍山長江大橋等多座斜拉橋,都出現冰碴掉落的情況,不少來往車輛紛紛“中招”,一度造成橋面擁堵。
二七長江大橋
然而,這種現象并非只在武漢發生,國內多個城市都有媒體報道類似事件。
2019年2月,荊岳長江大橋拉索上凝結的冰凌融化并掉落在車行道上,造成車輛嚴重滯留;
2018年2月,安慶長江大橋橋梁塔索冰層融墜,多輛汽車被砸,2人受傷;
2018年1月,寒潮過后的南昌市八一大橋斜拉索掉冰,多輛過往車輛被砸壞,為防止傷亡,八一大橋臨時封閉……
橋索掉冰凌是南方城市專屬嗎?
以“橋梁掉冰凌”為關鍵詞,進行網絡搜索,發現目前網上的相關新聞均發生在南方地區。對此,中鐵大橋局科學研究院副總經理、教授級高級工程師汪正興,對此表示:“該現象與氣候相關。”
拉索覆冰、冰凌的成因源自“凍雨”
這種天氣現象在南方和西南地區較為常見,與水汽條件、氣溫和地理位置都有關系。“凍雨”從天空落下時,是低于零攝氏度的水滴,地表溫度和附著物的溫度很低,且越往高處溫度越低,因此在橋塔或纜索上易凍結一層冰。當溫度在零攝氏度左右徘徊或快速上升時,冰凌就容易掉下來。南方地區習慣稱之為“下冰凌”,北方地區稱它為“地油子”。
凍雨的產生需要兩個基本條件
◆ 首先,要有較強的冷空氣,使地面溫度達到零攝氏度或以下
◆ 其次,要有暖濕氣流,水汽充沛,才能形成降雨
這種情況下的大氣,就像一塊夾心糖,上下冷,中間暖,而南方地區較為容易同時具備這兩個條件。
圖片來源:《氣象知識》
凍雨在南方和北方的區別
雖然南方冬季的平均氣溫在零攝氏度以上,但在短時間內出現零攝氏度左右甚至低于零攝氏度的天氣并不困難,豐富的降水量也為南方提供了“凍雨”形成的基本條件。
北方的冬季雖然大多數時間都處在寒冷天氣中,但降水量非常少,所以形成凍雨的次數也要比南方少。
哪些地區容易出現凍雨
中國氣象局官網資料顯示,我國出現凍雨較多的地區是貴州、湖南、江西、湖北、河南、安徽等地,其中南方比北方多,山區比平原多,高山地區最多。
橋梁專家提供的三種實驗室方法
中鐵大橋設計院副總工程師、全國工程設計大師徐恭義介紹說:“即使目前國內外都沒有很好的解決辦法,但問題既然已經產生,就要及時采取應對措施來解決,這也促使相關單位更加積極的尋求解決方案。”
A.給拉索穿上“電熱毯”
徐恭義說,利用電熱毯原理加熱,實際上是在包覆層里加電熱絲,給拉索裝上“電熱毯”。但這種方案一旦實施就需要花代價維護其有效性,工程上可行但并不一定經濟。
給拉索穿上“電熱毯” 制圖劉巖
他舉例說,電熱毯可以取暖,但是也只能在冬天用,不會一年四季都用。而橋梁拉索結冰掛冰是在極其特殊的氣候條件下、多種氣象因素同時出現時發生的較低概率自然現象,一旦給拉索裝上“電熱毯”,長期雨淋日曬,容易老化失效,實際運用時間較短,成本較高。
B.打通拉索“任督二脈”
打通拉索“任督二脈” 制圖劉巖
徐恭義解釋,利用暖氣管原理向拉索內輸送加熱空氣也是加熱斜拉索的一種可行方案。原理是在斜拉索內部鼓入熱風,提升斜拉橋的表面溫度,從而避免斜拉索結冰,他說,“這樣的技術措施技術可行,但又使原本密閉的斜拉索不得不預留空隙和出入口,對斜拉索防腐耐久產生不利影響。”
C.為拉索敷“憎水面膜”
有市民提出,既然抗風阻材料容易積存雨雪,用不沾水的材料是不是就不會結冰了?
為拉索敷“憎水面膜” 制圖劉巖
徐恭義提到的第三種科學解決方案就是這種設想,即在拉索表面涂敷一種憎水的表面材料,類似于人們常用的“憎水面膜”,使其不容易凝結水珠而形成冰凌。
他舉例說,大家都知道,落在荷葉上的雨珠,會順著荷葉滑落,這種“憎水面膜”就如同荷葉一般,雨雪落在上面會自動滑落,拉索自然不會結冰了。”
國外已有對橋面加熱先例
國外已有對橋面加熱先例,但電熱融冰技術暫未運用于橋梁拉索。
查詢資料發現,北美、北歐等國家已經有了對橋面加熱的先例。1992年12月,美國奧馬哈的一座橋梁上安裝了一種可自動加熱的橋面板,原理是在混凝土摻合料中加入金屬片,當硬化的混凝土橋面板插入通電時,金屬碎片即帶電流,所產生的熱能使橋梁解凍,防止結冰。倫敦橋作為英國倫敦最古老和最有名的地標之一,也是英國唯一一座在冬季加熱路面(在混凝土塊下面)防止天氣寒冷時路面結冰的橋梁。
在我國,電熱融冰技術也已在湖北恩施南鶴公路、建始旅游公路、內蒙神華煤礦及甘肅蘭州市小西湖立交橋、京滬高速沂蒙段等路段成功應用。
既然路面可以加熱,那么,橋梁拉索應該也能設計加熱裝置防止結冰,但梳理資料發現,目前國內外還沒有對橋梁拉索加熱防止結冰的案例。徐恭義解釋到,主要原因是因為拉索遇風晃動的不穩定性,提高了工程經濟成本。
阻礙橋梁拉索除冰的難點在哪里?
通過以上方案可以看出,橋梁拉索除冰技術實施上并不難,難點在于工程項目的經濟性和可靠性上,這需要從多方面去權衡和應對。
結語:
針對目前國內橋梁拉索冰凌掉墜問題,現實的處理方案多是事后進行交通管制、人工除冰及提醒市民謹慎駕駛等。要想徹底避免這個問題,需要設計單位、研究所和業主單位共同努力防患于未然。

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