為什麼大橋的鋼纜很圓潤？沒想到這個致命弱點現在成了續命絕招 | 科學DIY_風聞

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你見過那種懸索跨海大橋的主纜嗎？

它們都是什麼形態的呢？是不是圓柱形的？

可能你覺得這沒什麼，因為圓柱形的比較好製造嘛。可是實際上，懸索橋的主纜的形態和大橋的生死存亡密切相關。

關鍵概念

鏽蝕

材料和操作

3個鐵釘

3個帶塞子的試管，或者三個能密封的罐子

防潮劑，比如無水氯化鈣，或者食品乾燥劑

食用油

把三枚鐵釘分別放到3個試管裏。

@Raju’s natural science adacemy

1 在第一個試管裏倒入一半生水，塞上塞子。

2 在第二個試管裏倒入剛剛煮開的熱水（這樣水裏溶解的空氣較少），最後用油封住水面，並塞上塞子。

3 在第三個試管裏放入大量防潮劑，然後塞上塞子。

把3個試管放在相同的環境裏，等3天后拿出來看。3根鐵釘裏，誰生鏽了，誰沒有生鏽呢？

實際上，如果你的操作沒問題，生鏽的應該是泡在一半生水裏的那根鐵釘。

原理

這個實驗證明，生鏽的必要條件是水，以及空氣。因為光接觸水（第二個試管），以及光接觸乾燥空氣（第三個試管）都無法讓鐵釘生鏽。

實際上，鋼鐵生鏽的條件十分簡單粗暴——在空氣相對濕度小於40%的情況下，鋼鐵就不會生鏽。

麻省理工學院（MIT）腐蝕實驗室的材料學教授 H. H. Uhlig 的經典研究發現，相對濕度（水蒸氣的飽和度，絕對濕度與最高濕度之間的比）小於40%時，鋼鐵幾乎無法被腐蝕；相對濕度在40%-60%之間，腐蝕的發生速度較慢；只有在相對濕度超過60%時，鋼鐵才會迅速腐蝕。

H. H. Uhlig 的經典研究發現，相對濕度（水蒸氣的飽和度，絕對濕度與最高濕度之間的比）小於40%時，鋼鐵幾乎無法被腐蝕。

這就是懸索橋面臨的嚴峻考驗。在海風中，懸索橋的主纜持續承受着空氣濕度和具有腐蝕性的物質（如沿海地區空氣中的大量氯化鈉，氯化鎂顆粒）造成的雙重腐蝕。懸索橋的主纜在生命週期內是不能更換的，所以它的腐蝕程度直接決定了大橋的壽命。

這就是懸索橋的主纜必須是圓柱形的重要原因了。

30年代的時候，美國建造了大量懸索橋。當時的防鏽方法是，鋼纜被緊密紮起來以後，外面塗一層鉛和亞麻籽做的膩子，然後用纏絲纏繞，再套一個保護層。

但是1996年美國紐約地區的檢測發現，這種方法並不能有效保護主纜，紐約地區懸索橋的腐蝕情況相當嚴重。

1990年，日本一架只有7年曆史的懸索橋的主纜也發生了腐蝕。後來的檢測發現，一些更新的懸索橋也被海風腐蝕了。

後來橋樑工程師們才明白，不管主纜包得多好，濕氣總有辦法鑽到主纜中，因為裏面的鋼纜是圓柱形的，圓柱體之間總有縫隙啊。更可怕的是，因為有保護層包裹，主纜被打開檢測的時候，腐蝕的情況往往已經很嚴重了。

1968年，舊金山金門大橋的主纜外部被發現受到了腐蝕。

既然“漏風”問題是纜線的圓柱形態導致的，有沒有辦法利用這個缺陷反敗為勝呢？

利用圓柱形的纜線間的間隙，可以把經過除濕的空氣送入主纜中，防止主纜鏽蝕。

1994年開始，日本開始研究把乾燥的新風送入主纜中，利用纜線間的縫隙除濕的送風乾燥系統，並在瀨户大橋上首次應用。

瀨户大橋

這種除濕系統後來被美國、英國、韓國、北歐各國以及我國效仿。國內首個使用除濕系統的是2005年竣工，連接江蘇省的鎮江市潤州區與揚州的潤揚長江公路大橋（是潤揚，不是潤腸）。所以，許多跨海懸索橋的橋面都有一個生產乾燥空氣的機房，把乾燥的空氣泵入主纜。

2005年竣工通車的潤揚長江公路大橋

總之看完鋼纜除濕防鏽的故事我們明白，圓柱形的食物容易卡住奇奇怪怪的氣體，大家注意吃意麪的時候少喝可樂，不然容易打嗝放P。

|・ω・｀).