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大桥拉索冬季掉冰凌?非武汉一城的烦恼!这些方案你怎么看?

2019年08月06日 点击:

前不久,武汉二七长江大桥冰凌坠落事件再度登上热搜。

不少市民

在微博上、微信朋友圈里报料

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市民反映

2015年起,武汉的部分桥梁就开始发生冬季缆索掉冰凌的问题。今年,武汉长江二桥、白沙洲长江大桥、军山长江大桥等多座斜拉桥,都出现冰碴掉落的情况,不少来往车辆纷纷“中招”,一度造成桥面拥堵。

二七长江大桥

然而,这种现象并非只在武汉发生,国内多个城市都有媒体报道类似事件。

2019年2月,荆岳长江大桥拉索上凝结的冰凌融化并掉落在车行道上,造成车辆严重滞留;

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2018年2月,安庆长江大桥桥梁塔索冰层融坠,多辆汽车被砸,2人受伤;

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2018年1月,寒潮过后的南昌市八一大桥斜拉索掉冰,多辆过往车辆被砸坏,为防止伤亡,八一大桥临时封闭……

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桥索掉冰凌是南方城市专属吗?

以“桥梁掉冰凌”为关键词,进行网络搜索,发现目前网上的相关新闻均发生在南方地区。对此,中铁大桥局科学研究院副总经理、教授级高级工程师汪正兴,对此表示:“该现象与气候相关。”

拉索覆冰、冰凌的成因源自“冻雨”

这种天气现象在南方和西南地区较为常见,与水汽条件、气温和地理位置都有关系。“冻雨”从天空落下时,是低于零摄氏度的水滴,地表温度和附着物的温度很低,且越往高处温度越低,因此在桥塔或缆索上易冻结一层冰。当温度在零摄氏度左右徘徊或快速上升时,冰凌就容易掉下来。南方地区习惯称之为“下冰凌”,北方地区称它为“地油子”。

冻雨的产生需要两个基本条件

◆ 首先,要有较强的冷空气,使地面温度达到零摄氏度或以下

◆ 其次,要有暖湿气流,水汽充沛,才能形成降雨

这种情况下的大气,就像一块夹心糖,上下冷,中间暖,而南方地区较为容易同时具备这两个条件。

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图片来源:《气象知识》

冻雨在南方和北方的区别

虽然南方冬季的平均气温在零摄氏度以上,但在短时间内出现零摄氏度左右甚至低于零摄氏度的天气并不困难,丰富的降水量也为南方提供了“冻雨”形成的基本条件。

北方的冬季虽然大多数时间都处在寒冷天气中,但降水量非常少,所以形成冻雨的次数也要比南方少。

哪些地区容易出现冻雨

中国气象局官网资料显示,我国出现冻雨较多的地区是贵州、湖南、江西、湖北、河南、安徽等地,其中南方比北方多,山区比平原多,高山地区最多。

桥梁专家提供的三种实验室方法

中铁大桥设计院副总工程师、全国工程设计大师徐恭义介绍说:“即使目前国内外都没有很好的解决办法,但问题既然已经产生,就要及时采取应对措施来解决,这也促使相关单位更加积极的寻求解决方案。”

A.给拉索穿上“电热毯”

徐恭义说,利用电热毯原理加热,实际上是在包覆层里加电热丝,给拉索装上“电热毯”。但这种方案一旦实施就需要花代价维护其有效性,工程上可行但并不一定经济。

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给拉索穿上“电热毯” 制图刘岩

他举例说,电热毯可以取暖,但是也只能在冬天用,不会一年四季都用。而桥梁拉索结冰挂冰是在极其特殊的气候条件下、多种气象因素同时出现时发生的较低概率自然现象,一旦给拉索装上“电热毯”,长期雨淋日晒,容易老化失效,实际运用时间较短,成本较高。

B.打通拉索“任督二脉”

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打通拉索“任督二脉” 制图刘岩

徐恭义解释,利用暖气管原理向拉索内输送加热空气也是加热斜拉索的一种可行方案。原理是在斜拉索内部鼓入热风,提升斜拉桥的表面温度,从而避免斜拉索结冰,他说,“这样的技术措施技术可行,但又使原本密闭的斜拉索不得不预留空隙和出入口,对斜拉索防腐耐久产生不利影响。”

C.为拉索敷“憎水面膜”

有市民提出,既然抗风阻材料容易积存雨雪,用不沾水的材料是不是就不会结冰了?

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为拉索敷“憎水面膜” 制图刘岩

徐恭义提到的第三种科学解决方案就是这种设想,即在拉索表面涂敷一种憎水的表面材料,类似于人们常用的“憎水面膜”,使其不容易凝结水珠而形成冰凌。

他举例说,大家都知道,落在荷叶上的雨珠,会顺着荷叶滑落,这种“憎水面膜”就如同荷叶一般,雨雪落在上面会自动滑落,拉索自然不会结冰了。”

国外已有对桥面加热先例

国外已有对桥面加热先例,但电热融冰技术暂未运用于桥梁拉索。

查询资料发现,北美、北欧等国家已经有了对桥面加热的先例。1992年12月,美国奥马哈的一座桥梁上安装了一种可自动加热的桥面板,原理是在混凝土掺合料中加入金属片,当硬化的混凝土桥面板插入通电时,金属碎片即带电流,所产生的热能使桥梁解冻,防止结冰。伦敦桥作为英国伦敦最古老和最有名的地标之一,也是英国唯一一座在冬季加热路面(在混凝土块下面)防止天气寒冷时路面结冰的桥梁。

在我国,电热融冰技术也已在湖北恩施南鹤公路、建始旅游公路、内蒙神华煤矿及甘肃兰州市小西湖立交桥、京沪高速沂蒙段等路段成功应用。

既然路面可以加热,那么,桥梁拉索应该也能设计加热装置防止结冰,但梳理资料发现,目前国内外还没有对桥梁拉索加热防止结冰的案例。徐恭义解释到,主要原因是因为拉索遇风晃动的不稳定性,提高了工程经济成本。

阻碍桥梁拉索除冰的难点在哪里?

通过以上方案可以看出,桥梁拉索除冰技术实施上并不难,难点在于工程项目的经济性和可靠性上,这需要从多方面去权衡和应对。

结语:

针对目前国内桥梁拉索冰凌掉坠问题,现实的处理方案多是事后进行交通管制、人工除冰及提醒市民谨慎驾驶等。要想彻底避免这个问题,需要设计单位、研究所和业主单位共同努力防患于未然。