泰州长江公路大桥主缆缠丝施工技术

在应力及腐蚀环境的耦合作用下,悬索桥主缆易引发应力腐蚀破坏,基于S形钢丝环兼具主缆缠丝定型和密封主缆的特点,泰州大桥采用S形钢丝+表面防腐涂装+除湿系统组成的综合防腐体系,同时引入S形钢丝的施工技术对缠丝时间、缠丝应力和焊接方式进行控制,实现了大桥主缆的顺利施工,并提高了主缆防腐保护效果。     

受腐蚀桥梁钢丝的力学性能和剩余强度

制备不同腐蚀程度的镀锌钢丝,研究它们的力学性能和剩余强度,发现受腐蚀钢丝的实际抗拉强度并未降低。然而,钢丝的延伸率、扭转强度、疲劳强度大幅度下降;经测量腐蚀钢丝吸收的氢元素含量,表明并未达到发生氢脆的浓度。受腐蚀钢丝表面凹凸不平造成了钢丝延性的降低。从旧悬索桥主缆截取主缆钢丝进行研究,断裂面形态表明断裂源自腐蚀引起的疲劳而非氢脆。可以认为该钢丝开裂由腐蚀、循环应力、残余应力、氢和磨损等因素综合造成。     

悬索桥主缆钢丝腐蚀及力学性质变化分析

主缆是悬索桥的主要承重构件,钢丝的腐蚀是影响主缆耐久性的主要因素.由于主缆内存在很多缝隙,使用过程中会在缝隙内聚积水分,从而导致钢丝腐蚀.主缆内各部分钢丝的腐蚀环境并不一样,造成腐蚀状况也不同.相关模拟试验结果表明,受腐蚀钢丝的实际抗拉强度并未降低,而钢丝的延伸率、扭转强度、疲劳强度大幅度下降.测试腐蚀钢丝吸收的氢元素含量,其浓度并未达到发生氢脆破坏的浓度,因此,腐蚀钢丝表面凹凸不平是钢丝延性降低的主要原因.     

桥梁缆索用钢丝热镀锌铝镁镀层研究

悬索桥主缆、斜拉桥拉索、拱桥吊杆的使用寿命要求越来越高，尤其是要求悬索桥主缆的设计使用寿命达百年以上，因此对桥梁缆索用钢丝的耐久性要求不断提高。随着技术的不断发展，缆索用钢丝的热镀层也从最初的纯锌层逐步向以锌为主，添加铝、镁、稀土等多元合金发展。依托处于海洋大气腐蚀条件下的深中通道伶仃洋大桥(主跨1 666 m悬索桥)项目，通过相关试验研究和理论分析，重点研究了锌铝镁镀层的结构特点、防腐耐久性能，确定了锌铝镁的合理组分及冷却方式，取得了很好的应用效果，经济效益显著。     

用干燥空气除湿方法防止主缆腐蚀

悬索桥主缆钢丝腐蚀是一个世界性的难题。承担荷载的主缆被缠包钢丝覆盖保护,主缆钢丝腐蚀被隐藏在内部,在发现腐蚀时主缆腐蚀往往发展到比较严重的程度。许多实例表明传统的主缆防护体系不能完全防止腐蚀,仅仅是延缓腐蚀的速度。因此不得不开发和应用主缆除湿系统,除湿系统将干燥空气输入密封主缆,并保持主缆内部干燥,使腐蚀环境不能发生。详细介绍主缆除湿概念、除湿系统设计要点、全寿命周期成本分析和应用经验。     

耐候钢桥耐腐蚀性能与腐蚀疲劳性能研究进展

针对耐候钢桥所面临的腐蚀损伤及腐蚀疲劳性能耦合劣化问题,介绍了耐候钢桥基于理论模型与试验研究的耐腐蚀性能评价方法;总结了腐蚀疲劳耦合劣化机理、疲劳试验研究及其成果;研究了各国规范中适用于腐蚀环境的S～N曲线;分析了耐候钢的腐蚀疲劳寿命评价模型。结果表明：耐候钢耐腐蚀性能评价采用单一评价指标很难全面地表征腐蚀程度,应采用多指标联合评价,合理的焊材与母材匹配是提高耐候钢焊接结构耐腐蚀性能的关键;耐候钢腐蚀疲劳性能可通过风化后腐蚀疲劳试验进行测试,耐候钢焊接结构的腐蚀疲劳性能劣化较母材更加严重,是工程应用中关注的重点;现行规范对钢结构腐蚀疲劳性能的劣化效应多采用降低结构细节等级的方式,建议根据腐蚀环境、结构类别、试验方法等分门别类地制定腐蚀疲劳S～N曲线;免涂装耐候钢焊接节点的腐蚀疲劳寿命预测有待开发理论模型支撑。     

怀化高堰西路舞水大桥主桥设计

怀化高堰西路舞水大桥桥跨布置为(49.9+40+190+110+39.9)m。东岸(49.9+40)m为预应力混凝土曲线连续梁桥;(190+110)m为钢-混混合梁独塔自锚式悬索桥;西岸39.9m为预应力混凝土直线梁桥。预应力混凝土梁采用单箱6室截面,钢梁采用封闭箱形截面。2根主缆采用空间形式的预制平行钢丝索股(PPWS),矢跨比为1/11.5。桥塔采用门形结构,基础采用水下混凝土嵌岩桩。大桥采用先梁后缆的施工方法。利用有限元软件对大桥进行整体结构计算和局部应力分析,结果表明大桥的主缆和吊索应力、主梁应力均满足规范要求。     

悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法

悬索桥主缆钢丝的腐蚀严重影响着主缆的安全服役,缆内钢丝的腐蚀与其所处的缆内微环境有密切的关系,为预测悬索桥主缆内各区域中钢丝的腐蚀发展和剩余承载力,需建立主缆钢丝区域化腐蚀环境与腐蚀速率之间的计算关系。采用正交试验原理将影响钢丝腐蚀的:温度、相对湿度、Na Cl浓度、p H值、钢丝拉力5个主要因素分为两组,分别采用极化电阻腐蚀传感器和电化学工作站三电极体系两种测量手段对正交工况下的钢丝腐蚀速率进行测量。试验分析数据表明:在试验因素的取值范围内相对湿度和p H值各为两组因素中的主要因素,Na Cl浓度和p H值两个因素之间存在交互效应,温度、相对湿度、钢丝拉力之间相互独立;通过最小二乘法分别拟合得到5个因素与钢丝腐蚀速率之间的拟合计算关系;将实测的主缆内各区域的腐蚀环境统计为腐蚀环境年谱,并代入腐蚀速率与环境因素的计算关系,得到主缆各区域内钢丝的腐蚀速率和直径损失,其中主缆顶部区域腐蚀速率最高为0. 010 8 mm/a,服役20年后直径损失约为0. 02 mm即镀锌层耗损完毕,与实际桥梁检测情况吻合,服役100年直径损失将达到约1. 1 mm,将不能满足主缆的设计要求。建立的腐蚀速率计算方法为计算钢丝腐蚀量提供参考。     

腐蚀桥梁缆索的氢脆和腐蚀疲劳研究

既有悬索桥和斜拉桥的缆索容易遭受腐蚀,影响桥梁安全.通过对不同腐蚀程度的桥梁缆索钢丝试验研究其力学性能和剩余强度.静力试验结果表明:实际腐蚀钢丝的抗拉强度与腐蚀程度关系不大,但当镀锌层消失钢丝开始腐蚀时,其伸长率急剧降低.由于中度腐蚀钢丝的氢累积含量在未受拉和受拉情况下都不大于0.2 ppm,所以当氢含量远小于脆断临界浓度0.7 ppm时,对钢丝张拉没有影响,表明氢脆可能不会发生.疲劳试验结果表明:当仅有镀锌层发生腐蚀时,疲劳强度变化不大;当腐蚀进入镀锌层下的钢材时,疲劳强度会显著降低;潮湿环境下钢丝的疲劳强度与干燥环境下相比会进一步降低.既有悬索桥的断裂钢丝断面分析表明:其断裂面和腐蚀疲劳断面相同,不是氢脆断裂.     

深中通道桥梁工程方案及主要创新技术

深中通道路线全长约24 km,其中桥梁工程全长17.034 km,包括伶仃洋大桥、中山大桥2座主通航孔桥,以及泄洪区和浅滩区非通航孔桥。伶仃洋大桥采用主跨1 666 m全飘浮体系双塔悬索桥方案,中山大桥采用主跨580 m半飘浮体系双塔斜拉桥方案。针对桥址区复杂的建设条件,研发了"整体钢箱梁+水平导流板+上、下稳定板+高透风率栏杆"的新型动力结构,提出了静力限位-动力阻尼的新型约束体系、各向异性减隔震体系、锁扣钢管桩围堰筑岛及地下连续墙结构,解决了全离岸海中超大跨径悬索桥建设难题;建立了基于水化-温度-湿度-应力多场耦合评估方法的海工大体积混凝土控裂方法,研发了新型U肋板单元的双面埋弧焊全熔透焊接接头,开发并应用了主缆钢丝锌铝多元合金镀层技术,解决了跨海集群工程耐久性保障难题;构建了钢箱梁智能制造生产线、钢筋网柔性制造生产线,研制了超高混凝土桥塔施工专用一体化智能筑塔机,建立了基于BIM+移动互联网的智慧工地,解决了跨海集群工程智能建造难题。     

悬索桥主缆防腐系统的现状分析

悬索桥主缆钢丝腐蚀是国外悬索桥普遍存在的问题，也在国内引起越来越多的关注，对主缆防腐的现状以及新出现的防腐方法进行了阐述，并对国外主缆防腐系统检验结果和研究计划进行了简要介绍。     

镇山大桥自锚式悬索桥主桥设计

张家港市镇山大桥主桥为50 m＋120 m＋50 m自锚式悬索桥.该桥加劲梁采用预应力混凝土边箱形式,在支架上现浇施工;桥塔采用钢筋混凝土矩形截面实心柱式结构,塔高40.63 m,塔下采用整体式哑铃型承台;主缆采用φ5mm镀锌高强平行钢丝束,吊索采用φ7mm镀锌高强平行钢丝束,索架、鞍座为整体铸造钢结构.采用有限元软件MIDAS Civil 2010建立全桥模型进行总体计算,采用有限元软件MIDAS FEA建立主缆锚固区的实体模型进行局部分析,结果表明镇山大桥的结构应力均能满足规范要求.     

桥梁缆索腐蚀镀锌钢丝的疲劳强度试验研究

为研究桥梁缆索镀锌钢丝的腐蚀程度、缺口形状对钢丝疲劳性能的影响规律,对3种腐蚀程度的镀锌钢丝进行疲劳试验,并根据腐蚀试件设计人造圆形、三角形和含切口的三角形缺口试件,采用试验和有限元法研究缺口试件的疲劳强度。结果表明:钢丝腐蚀越严重,腐蚀坑区域越集中,腐蚀坑越深,且疲劳强度随腐蚀程度加深而降低;在400MPa应力幅的循环作用下,圆形缺口试件到100万次仍没破坏;三角形缺口试件的疲劳强度低于圆形的,寿命很短;带切口的三角形缺口试件寿命更短,且与切口长度无关;三角形缺口试件的S～N曲线与实际腐蚀钢丝的S～N曲线有相似的趋势;缺口应力集中系数实测和有限元计算值表明缺口形状是疲劳强度降低的主要因素。     

腐蚀吊索钢丝力学性能退化研究

为了进行腐蚀吊索承载力评估,需要研究腐蚀吊索钢丝力学性能退化特征。利用103根袁州大桥拆除得到的腐蚀旧钢丝进行静力拉伸试验、疲劳试验和扭转试验。结果表明:在0.05的显著性水平下,腐蚀吊索钢丝的静拉力学性能参数不拒绝正态分布和对数正态分布;相比较新钢丝,即使腐蚀蚀坑尺寸很小,疲劳寿命仍然降低很多;腐蚀钢丝疲劳断口没有明显的宏观塑性变形;腐蚀钢丝的抗扭性能明显退化。     

悬索桥主缆与鞍座间摩擦系数的测定

为了研究特定工况下中塔主缆在鞍座内的滑移情况,对泰州长江公路大桥开展了主缆与中主鞍座间抗滑移试验研究,试验采用与实桥直径相同的镀锌钢丝,全面模拟各束股与束股之间、钢丝之间、束股与鞍槽间的真实的接触特征,以期使试验测出的主缆与鞍座鞍槽间摩擦系数能较为真实地反映实桥的情况.     

封面工程

正本期封面工程为南宁市良庆大桥,由上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司设计。南宁良庆大桥采用单跨420 m的迭合梁地锚式悬索桥,是目前南宁市最大跨度的跨江大桥,也是广西第一座采用钢-混凝土迭合桥面的悬索桥。大桥桥塔采用混凝土门式塔,呈微微内倾、上窄下宽姿态,配以橙色,整体造型简洁、稳重、大方、亮丽。主缆采用防腐性能更好的锌铝合金钢丝,确保大桥主缆更安     

刘家峡大桥方案设计

刘家峡大桥采用536m的单跨简支悬索桥,主缆分跨为148+536+113m,垂跨比为1/11。刘家峡大桥采用型钢桁式加劲梁,主缆采用127根ф5.2mm平行镀锌钢丝束,采用三角框架式重力式锚碇。大桥将钢管混凝土桥塔结构应用于大跨度悬索桥中,并将使桥塔造型与民族建筑风格巧妙融合,体现了地域文化特色。     

特大跨度自锚式悬索桥主缆系统防护体系设计

以云龙湾大桥主桥为背景，系统介绍了(30+80+205+80+30)m双塔自锚式悬索桥主缆系统防护体系设计情况。大桥共设置2根主缆，竖直平行索面^[1]。单根主缆由27股索股组成，每股索股包含91丝高强镀锌铝合金平行钢丝。通过对国内悬索桥主缆防护体系应用现状调研分析，设计采用在传统缠丝涂装防护体系基础上，增加主缆除湿系统进行主缆防护，于缆内持续循环通入干燥空气，以保证运营阶段大桥主缆耐久性。同时对主缆相应配件进行防腐设计，并为方便检修，在主缆顶面设检修道。通过防护体系、检修措施的设计，保证了主缆的长久耐用，可为悬索桥相关设计提供一定参考。     

日本新日铁公司主缆防腐技术在润扬长江公路大桥南汊悬索桥中的应用

在我国,悬索桥主缆的防腐基本上参照了欧美的方法,即在索股外表面涂腻子后缠绕圆形钢丝,然后,在缠丝外表面进行常规涂装及嵌缝。由于以前对主缆防腐及其嵌缝未能引起重视,再加上防腐体系本身的缺陷,国内悬索桥主缆几乎都出现了涂装及嵌缝层开裂,导致主缆进水腐蚀,危及主缆安全。润扬长江公路大桥南汊悬索桥在考察国内外众多同类桥梁的主缆防腐技术后,首次引进并采用了日本新日铁公司的防腐新技术。     

南宁英华大桥主桥设计

南宁英华大桥为45 m+410 m+45 m单主缆钢箱梁悬索桥。该桥设置单主缆,主缆采用预制平行高强钢丝索股结构。全桥共布置40对吊索,均采用预制平行钢丝束。主索鞍采用全铸造结构,塔顶设有格栅底座。该桥采用散索套散开主缆,通过结构优化,有效解决了采用传统散索套所带来的索股不稳定及难以架设的技术难题。主缆锚固采用钢拉杆锚固系统,锚固方式为无粘接后锚承压式。主塔为曲面桥塔,采用文物"羊角钮编钟"作为造型元素,下塔柱为预应力混凝土结构,上塔柱为钢结构。主梁采用扁平流线型钢箱梁,全宽37.7 m,中心高3.5 m。锚碇均为重力式锚碇,由于本桥为单主缆结构,因此两岸均只在引桥正下方设1个锚碇。