兴化市杭州路大桥的防雷设计

2014-04-04伏绳武

江苏科技信息 2014年13期

伏绳武，葛蕾

（兴化市气象局，江苏兴化 225700）

0 引言

兴化市位于江苏省中部里下河腹地，三分地中一分水，是典型的水乡地区，区域内河流纵横交错，湖荡遍布，平均每1.2km的公路就要造一座桥，大大小小的桥梁万以计数。兴化桥多雷暴也很频繁，有人认为：“桥梁不同于工业、民用建筑，它只是公路的一部分，应该不用搞防雷”。其实这种说法是错的，桥梁一定要搞防雷。兴化市年平均雷暴日为32.2天，是个多雷区，桥梁处于水陆交界处，地势空旷，是雷暴极易发生的区域。查阅相关雷击案例，在桥面上遭雷击死亡的事故在全国范围时有发生。如2011年2月20日，一中年男子在南京长江大桥上行至离大桥南堡不远处的一处电线杆下时被雷击中身亡。桥梁在没完善防雷设施的情况下是极易遭受雷击的，雷击除直接造成人员伤亡外，还会直击桥体高处，如桥拱顶、斜拉塔的塔顶等部位，破坏桥体，雷击散落的混凝土块也会砸坏过往车辆和人员。所以长跨度的公路桥梁一定要有完善的防雷设施。杭州路大桥作为典型的斜拉索桥，现简要谈谈大桥的防雷设计问题。

1 杭州路大桥简介

杭州路大桥是连接兴化新区与主城区主干道上的一座大型桥梁，横跨车路河主航道，南起五里东路与杭州路交会处，连接杭州路，北与米市河路交会，与野行大桥西延相连，大桥全长462m，总宽22.5 m，主桥为独塔、单索面混凝土斜拉桥，主跨112.6m，边跨为85m，其间设一边墩（过渡墩），塔结构为倒Y形塔（见图1）。

2 杭州路大桥主塔的防雷设计

大桥主塔高72.7m，它起着固定拉索和承受拉索的力的作用。根据GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》附录一中的规定，预计雷击次数中的校正系数K的取值为2，考虑其长度较长，接地引入线的引线阻抗较大，该大桥的防雷设施应按第二类防雷建筑物要求进行设计。防雷接地体，利用主塔的基础桩筋作垂直自然接地体和承台内的钢筋网作水平接地体极（见图2）。

虚线表示水平接地体，利用承台钢筋网里2根钢筋（一般Φ≥16mm）作水平接地体。承台内每个桩有2根桩筋与水平接地体焊接连通，水平接地体要与用作引下线的主塔桩内钢筋焊接连通。

图1 主塔立体图

图2 主塔承台内的防雷接地图

在主塔的横梁两边，靠近桥面板处用4×40mm热镀锌扁钢做出预留端子（设置预留是为了主塔防雷系统与桥面防雷系统连接）。主塔的防直击雷和侧击雷应在塔高30m以上沿塔四周设置水平环形均压环，并与塔体钢筋结构主筋连接。塔顶设置Φ12mm热镀锌圆钢作为接闪带，在主塔顶的各个角安装1m高的避雷针，接闪针用Φ20mm不锈钢制作。塔顶上的金属物（如航空障碍灯等）应与接闪带焊接（见图3）。

图3 横梁防雷均衡网

3 拉索的防雷保护

拉索是以斜吊的方式固定桥面的，其一端固定于主塔，另一端固定于桥面。由于拉索由主塔引下，索网散开宽度大且高，容易遭受雷击，保护方法是将拉索上、下两端均应与防雷装置连接，但注意的是施工时不能直接用钢筋与拉索焊接（焊接会降低拉索的强度），只需将拉索外的金属套管的上、下两端与就近的防雷装置可靠连接就可以了。

4 桥面的防雷设计

为确保桥面上的车辆人员免遭直接和间接的雷击伤害及路灯系统的正常使用，需利用大桥两边的金属灯杆作接闪器加以保护，具体的施工方法是利用大桥两边的护栏内2根纵向钢筋，焊接连通作防雷均压环，均压环就近与灯杆焊接连通，与经过由桥墩处引上的引下线焊接连通。均压环在主桥上与拉索套管焊接连通，在主塔处与已预留出的端子连通。注意护栏上的防雷钢筋与引下线连接时要考虑桥面对桥墩的水平、垂直移动，需要设置补偿器。应充分利用桥体上的各类金属物和金属杆作为接闪器接闪雷电。

5 桥面引下线及接地装置

桥墩是安装引下线及接地装置的位置。引下线是利用桥墩内钢筋引上，在盖梁顶上用Φ16mm的热镀锌圆钢引上与护栏内的防雷钢筋焊接。接地体亦利用桥墩承台内钢筋网及桩筋作接地体，每个桩焊接2根桩筋。由于桥体上一般在两侧都分别设置与整个桥体接地系统相连接的专用接地干线，应利用该专用干线作为桥体防雷引下线。

大桥主墩与过渡桥墩互不连接，需要用人工地网将其连接，在大桥护栏纵向防雷钢筋的两端要设置人工地网，使大桥的金属体接地电阻在4Ω之内。

6 设备的防雷保护

为保障大桥的供电系统正常运作，桥面上的灯杆均须与防雷装置连接，在电源处安装过电压保护器，在主塔上的装饰灯的电源处也要安装过电压保护器，并符合相应性能参数要求。大桥内的过河缆线的金属套管在桥的两端及引下线处与防雷装置连接。至于通信系统，监控系统等弱电设备还要考虑电子感应、雷电波侵入和雷电地电位反击三个方面进行综合防护，将雷电能量抑止、转换到所允许的安全范围内。