关于冰的科学实验(小学科学化冰实验视频)

 

2019年2月11日，武汉多座桥梁掉冰碴，桥面上能够明显看到碎冰块。资料图片

长江日报融媒体2月17日讯（记者李玉莹）近日，天寒地冻，武汉二七长江大桥斜拉索上冰凌坠落，让行驶经过的行人和司机战战兢兢。据了解，武汉白沙洲长江大桥、鹦鹉洲长江大桥、军山长江大桥以及金桥大道高架拉索处等处均出现冰碴掉坠现象。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。除了事后提醒、人工除冰，是否有更为科学有效的预防拉索结冰方案？长江日报记者就此采访了国内桥梁专家。

为何拉索冰凌掉在桥面上

斜拉索悬于桥上冰凌易落桥面

有市民提出，为什么大桥拉索的冰凌会掉在桥面上？既然此类事件频发，是否能拿出科学预防拉索结冰的方案，彻底解决后顾之忧？

为此，长江日报记者采访到了中铁大桥设计院副总工程师、全国工程设计大师徐恭义。他解释，大桥拉索的冰凌之所以会掉在桥面上，与拉索的位置有很大关系。武汉二七长江大桥是A字形内收索斜拉桥，这种斜拉桥设计抗风稳定，结构紧凑，但由于斜拉索内收正好位于人行道和机动车道之间，冰凌易掉落桥面。

徐恭义进一步解释，解决除冰问题单纯从技术上来说并不困难，主要困难是在于工程的经济性和实用性，这也是国内外至今没有工程案例和技术被广泛应用的原因所在。

科学有效除冰方案有没有

桥梁专家提供了三种实验室方法

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。在采访中，徐恭义向长江日报记者提到了三种正在研究中的解决方案，有望近期获得应用，一是利用电热毯原理加热拉索，二是利用暖气管原理加热斜拉索，三是为拉索敷憎水面膜。

给拉索穿上电热毯 制图刘岩

A.给拉索穿上电热毯

徐恭义告诉长江日报记者，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。

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。

打通拉索任督二脉 制图刘岩

B.打通拉索任督二脉

徐恭义继续解释：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。

为拉索敷憎水面膜 制图刘岩

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？

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。

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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。

解读>>>

2018年1月8日，武汉二七长江大桥掉冰棱。视频截图 转自@主播糖糖 资料图片

拉索除冰技术上不难

但需要平衡工程经济型和可靠性

徐恭义告诉长江日报记者，以上提及的方案都在研究中，最终能否实施还是取决于工程经济性和可靠性，当然，这也需要设计单位、研究所和业主单位共同努力权衡其有效性和适用性。

徐恭义最后打了一个比喻，为防止天降冰雹砸伤，我们可以制作头盔等预防设施，原理简单可行，但要求做到并不容易。天气预报技术无法准确预知何时一定会发生造成伤害的冰雹，所以我们并不愿意戴头盔防范冰雹。桥梁拉索防冰也是同样的道理，需要多方面权衡、采取有效措施应对。

此外，徐恭义还提到一种方案，即通过桥上的摄像监控系统及时发现斜拉索是否已经结冰，从而及时预告坠冰时段，并发布预警信息和采取交通管制措施，从而避免交通拥堵和意外伤害。这可能是最经济可行的方法。

背景资料>>>

国内桥梁拉索频掉冰凌

处理方案多为事后人工除冰加强警示

现如今很多的家庭在装修的时候，通常都会安装一些声控灯，让生活方式变得更加的简单方便。

长江日报记者梳理发现，在国内，桥梁拉索冰凌吊坠问题由来已久：2015年，已有媒体报道武汉天兴洲大桥冰凌坠落；2018年1月，鄱阳湖大桥拉索结冰，冰凌从高空掉落，不少过往车辆玻璃被砸中；同时，南昌市八一大桥斜拉索掉冰，多辆车辆被砸，为防止伤亡，八一大桥临时封闭；同年2月，安庆长江大桥桥梁塔索冰层融坠，多辆汽车被砸，两人受伤，事后安庆长江大桥公司立即启动应急预案，封闭主路段和沿线入口。今年2月，安庆长江大桥再次出现坠冰现象，安庆大桥收费站关闭ETC和自动发卡入口车道，管理人员用铁铲清除部分塔顶边侧临界融冰……

长江日报记者注意到，尽管桥梁拉索冰凌坠落砸中过往车辆事件频发，但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。

他山之石>>>

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

长江日报记者查询资料发现，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，但长江日报记者梳理资料发现，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。

【编辑：符樱】

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