桥梁建设

作者：周鑫隆，孟鸿儒，肖衡林，王波，马强

单位：1.湖北工业大学 土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068； 2.江汉大学 精细爆破全国重点实验室，湖北 武汉 430056； 3.中铁大桥科学研究院有限公司，湖北 武汉 430034

关键词：桥梁工程；桥塔横梁；碳纤维发热线；缩尺模型；传热试验；融冰试验；响应面法；融雪化冰技术

为提高冬季桥塔横梁融雪化冰效率，减少高空坠冰风险，保障桥梁结构及交通安全，以武汉长江二桥桥塔下横梁结构为背景，设计内置碳纤维发热线的桥塔横梁1∶20缩尺模型，开展其传热试验与融冰试验，分析环境温度、来流速度、输入电压对桥塔横梁表面加热时间及融冰效果的影响，并结合响应面法建立考虑多因素作用的RSM-BBD响应面模型，通过拟合运算得到横梁表面加热时间的回归预测方程。结果表明：内置碳纤维发热线的桥塔横梁能够在加热3 h内实现横梁表面的稳定传热；环境温度对横梁升温速率影响不大，来流速度对横梁升温速率有一定影响，输入电压显著影响了横梁表面温升速率；横梁表面融冰效果主要取决于相邻碳纤维发热线中间区域的表面温度，横梁表面温度升高到2 ℃即可实现横梁融冰，内置碳纤维发热线的桥塔横梁融冰方法具有可行性与有效性；横梁表面加热时间的回归预测方程可准确地预测加热时间，极大地缩减整个碳纤维发热线加热过程的运作周期；建议实际工程中根据横梁融雪化冰具体需求适当调整输入电压，进一步提高碳纤维发热线在极端天气下除冰效率。

来源：2025年第5期

《桥梁建设》期刊编辑部

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