杭州路大桥的防雷设计
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中图分类号：U445 文献标识码：A
引 言
兴化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1.2公里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。我市年平均雷暴日为32.2天，是个多雷区，桥梁横跨江河两岸，跨度大，桥体高度往往在数十米，桥面上还有几米高的金属灯杆，那就更高了，而且桥梁的周围比较空旷，桥梁受雷击的机率较高。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。
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（图1）。
图1 主塔立体图
二、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，由于主塔高，其防雷设施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地极和承台内的钢筋网作水平地极（图2）。
图2 主塔承台内的防雷接地图
虚线表示水平地极，利用承台钢筋网里两根钢筋（一般Φ≥16㎜）作水平地极。承台内每个桩有两根桩筋与水平地极焊接连通，水平地极要与用作引下线的主塔桩内钢筋焊接连通。
主塔在桥面梁板位置处的横梁要设计防雷均衡网，如图3所示，均衡网与引下线焊接连通。在主塔的横梁两边，靠近桥面板处用4×40㎜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）。主塔在45m以上每隔10m设置均压环，在主塔的天面安装避雷带。由于考虑以后维护困难及桥梁是永久性建筑物，故避雷带选用Φ16㎜不锈钢，露高150㎜。在主塔顶的各个角安装1m高的避雷针，避雷针用Φ20㎜不锈钢制作。塔顶上的金属物与避雷带焊接。
图3 横梁防雷均衡网
三、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、下两端都与防雷装置连接，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。
四、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两根纵向钢筋，焊接连通作防雷均压带，均压带就近与金属灯杆焊接连通，与经过由桥墩处引上的引下线焊接连通，见图4。均压带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。主塔与桥面防雷连接时也要设置补偿器。护栏内的纵向防雷均压带在伸缩缝处要做补偿器。
图4 桥面防雷示意图
五、桥面引下线及接地装置
由于桥墩间的间距大，故在每个桥墩处都设引下线，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Φ16㎜的热镀锌圆钢引上与护栏内的防雷钢筋焊接，注意这段引下线要做补偿器。接地体亦利用桥墩承台内钢筋网及桩筋作接地体，每个桩焊接两根桩筋。
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。
六、设备的防雷保护
为保障大桥的供电系统正常运作，桥面上的金属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。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。至于感控系统，监控系统等弱电设备还要考虑防雷击电磁脉冲。
七、结束语
斜拉索桥梁因其结构上的特点，应在杭州路大桥设计和施工中注意以下环节：
（一）在塔顶处，由于高度大，维护困难，故要选用免维护材料，如不锈钢；
（二）桥面上的金属物，如金属灯杆、标志牌等，要与防雷装置可靠连接；
（三）在下面位置相连的部分有相对移动的情况，并非固定，要采用相应的处理（加装补偿器），如桥体间的伸缩缝、桥墩支承桥体处及主塔支承桥体处；
（四）在隐蔽工程施工中，纵横钢筋布置密度大，应将作为防雷的接闪器、引下线、地网等钢筋作好标志，可靠连接。这样既方便施工又方便验收；
（五）在施工过程中，大桥施工工期跨度较长，考虑到保护工地的施工用电及总电源，在总电源处须安装过电压保护器。