斜拉桥拉索失效的两个问题

对广东某斜拉桥拉索钢丝腐蚀失效的两个问题进行了研究。拉索钢丝锈蚀的关键原因是拉索上段的水泥浆体长时间不凝结，产生微电池作用的电化学腐蚀，水泥浆体不充满及含一定的Ｃｌ－等更加速了钢丝的锈蚀；拉索内水泥浆体离析，含ＦＤＮ减水剂的液相富集于拉索上段，水泥浆体在较大水灰比、较高ＦＤＮ减水剂含量及密闭的三个条件下，会长时间不凝结，采取有效措施避免上述异常现象发生至关重要     

斜拉桥拉索失效分析探讨

分析了广东某斜拉桥拉索钢丝的腐蚀失效。结果表明 ,拉索钢丝锈蚀的关键原因是拉索上段的水泥浆体长时间不凝结 ,产生微电池原理的电化学腐蚀。而水泥浆体不充满 ,浆体中含一定量的C1 及拉索受拉应力的作用 ,更加速了钢丝锈蚀。较大的水灰比 ,含一定浓度的FDN减水剂及密闭导致拉索上段水泥浆体长时间不凝结。     

恒丰北路桥拉索试验研究

恒丰北路桥是国内建造最早的斜拉桥之一，其拉索防护采用了水泥砂浆、黑色PE两层防护体系，具有一定代表性。在对该桥进行换索后，利用换下的旧索进行了钢丝锈蚀分布检查、钢丝锈蚀性能分析以及拉索锈蚀性能分析，详述了试验的方法、步骤和试验结果，分析了这种防护体系的弊病以及拉索在腐蚀条件下的力学性能变化。     

模糊失效准则下桥梁拉索锈蚀时变可靠性分析

针对桥梁缆索耐久性问题日益突出的现状,对锈蚀拉索的时变可靠性问题进行了研究。首先,基于不同气候条件下钢丝的腐蚀速率和拉索截面锈蚀扩展规律,由随机过程理论建立了锈蚀拉索的抗力退化模型。针对拉索运营期失效具有模糊性的特点,以安全系数为判据构造了拉索模糊失效的隶属函数,提出了模糊失效准则下拉索锈蚀可靠度分析模型,并采用将服役期离散化的方法简化了时变可靠度的计算问题。通过算例分析了不同腐蚀环境下服役拉索的时变可靠度,并与时不变可靠度以及清晰失效准则下的时变可靠度进行了比较。结果表明:本研究模型能够反映拉索在不同腐蚀环境、不同服役时间内可靠度的变化规律。与清晰失效准则相比,模糊失效准则下时变可靠指标的渐变规律更好,与工程实际更为相符,一定程度上避免了清晰失效准则下安全系数选取困难的情况。拉索服役期的时变可靠指标具有明显的时段区分,当护套完好时,可靠指标下降缓慢,一旦护套破损引发钢丝锈蚀,随着腐蚀环境的不同可靠指标将显著下降。对于护套发生局部破损的拉索,在较恶劣环境中服役寿命仅为8～10 a,由于钢丝锈蚀的不可逆性,避免护套的损伤并加强检测是保证拉索耐久性的关键。     

钢丝拉索腐蚀磁致伸缩导波检测的试验研究

钢丝腐蚀退化是桥梁拉索承载能力下降的主要原因,定期腐蚀检测对拉索的寿命非常重要。为模拟拉索实际腐蚀过程和检测思路,选取制造完好的平行钢丝拉索截段倾斜摆放,在不剥开拉索外护套HDPE的条件下,设计一套均匀滴加NaCl溶液吊瓶装置,通过小孔滴加NaCl溶液进行98d加速腐蚀,使用磁致伸缩导波检测仪器定期跟踪采集拉索腐蚀区域和端部信号。分析对比腐蚀前后信号发现,腐蚀区域反射系数逐渐增大,导波能量在腐蚀钢丝中逐渐衰减,端部回波信号逐渐减小。拉索腐蚀试验的导波信号特性规律能为实桥在役拉索腐蚀检测提供数据依据和可靠支撑。     

斜拉桥大直径斜拉索的疲劳强度

对斜拉桥平行钢丝大直径斜拉索体系进行了疲劳试验，并对试验结果作了详细评述。结果清楚表明：随着拉索直径的增大，拉索的疲劳强度将会降低；在拉索疲劳设计工作应力幅以内，拉索锚固部分的应力集中是影响大直径拉索疲劳强度的主要因素。当为了防止腐蚀而用水泥对拉索灌浆时，未镀锌钢丝由于化学反应后剩余的水引起的腐蚀疲劳可能使其寿命大大缩短，这与灌浆材料的质量和灌浆方式有关。此外，还建议采用基于５％钢丝断裂寿命的Ｓ－     

基于蚀坑参数的既有斜拉索钢丝腐蚀程度分级评价研究

钢丝腐蚀是导致斜拉索运营能力下降的主要因素,为了有效评估既有斜拉索的运营安全性,对其钢丝腐蚀程度进行准确的分级评价是基础性的工作。由于钢丝表面的蚀坑是导致钢丝力学性能退化的主要原因,采用实际工程更换下来的斜拉索中腐蚀钢丝为样本,以蚀坑几何尺寸为主要评价参数,进行了钢丝腐蚀分级下蚀坑参数测量试验研究。试验数据表明:钢丝腐蚀程度等级越高,蚀坑发育越明显,分布由稀疏变化为紧密相连,典型蚀坑深度逐渐增大,钢丝截面损伤率迅速扩大。基于试验统计数据,提出了包含蚀坑参数指标的斜拉索钢丝腐蚀分级的新评价标准,可有效提高斜拉索腐蚀开窗检测的实践操作性。     

大跨径斜拉桥拉索破损断裂性能的研究

从线弹性断裂力学理论出发,对雅砻江桐子林斜拉桥拉索的病害、索力及破损安全进行了初步分析。通过现场试验得到平行钢丝拉索的恒载索力,全桥39%拉索索力超过设计索力5%,13%拉索索力超过设计索力10%,2-1号拉索索力超设计索力16.5%。采用含半椭圆表面裂纹的圆杆受远场均匀拉伸应力作用裂纹模型,对钢丝的断裂安全评估表明,裂纹应力强度因子KI最大值小于材料断裂韧度KIC,钢丝中的裂纹不会在静态下失稳扩展。PE护套防护作用失效是造成索内钢丝锈蚀的直接原因,钢丝锈蚀是造成拉索断裂的重要原因。     

锈蚀钢索服役性能以及换索条件研究

桥梁钢索在服役一段时间后会不可避免地发生锈蚀,导致结构的安全性、耐久性降低。通过对高强钢丝的锈蚀程度和其力学性能之间的关系进行研究,当钢丝直径较小时,表面微小的刻痕或凹坑虽然不会造成其抗拉强度的大幅降低,但会严重削弱其疲劳性能,即锈蚀的出现易导致高强钢丝的疲劳断裂,而非拉伸断裂,尤其是当蚀坑出现时,钢丝的残余疲劳寿命迅速下降。通过结合相关实桥的换索案例及断裂钢丝的电镜扫描图,对高强钢丝断裂的相关因素进行分析,并提出了拉索残余寿命评估的相关流程和建议。     

吊杆钢丝锈蚀分布规律及检测试验

早期修建的拉吊索桥梁,限于当时的认识和技术水平,结构构造不合理,拉吊索锚头、钢丝锈蚀现象普遍。而现有检测手段对它们无法进行简便、直观有效的检查,导致拉索和吊杆的破坏存在极大的偶然性,并已出现桥梁坍塌的严重事故。文章通过对某中承式拱桥吊杆锈蚀的检测,介绍了吊杆钢丝锈蚀的程度和分布规律,提出了吊杆检查和养护的重点。     

考虑锈蚀影响的拉索状态UL列式分析法

针对拉索在服役期间经常出现的钢丝锈蚀及索力松弛病害现象,通过求解拉索微分方程边值问题及讨论索的收敛迭代解,引入Lemaitre的疲劳损伤应变等价原理和几何损伤理论,提出了在工程中拉索的锈蚀程度可通过适当折减拉索材料的弹性模量来表征,在此基础上,建立了计入拉索锈蚀和索力松弛影响的拉索状态UL列式分析方法,并成功运用到实际工程的拉索状态分析中。研究和工程实践表明拉索的锈蚀和索力松弛在服役期间拉索结构状态分析中不容忽视。所提供的方法,考虑了拉索锈蚀及索力松弛病害影响,为大跨度斜拉桥服役期间拉索状态较为精确的非线性分析提供了重要依据。     

合成橡胶对水泥浆体流变性能的改善

本文研究了丁苯橡胶乳液对普通硅酸盐水泥浆体流变性能的影响。采用旋转式粘度仪，测定了丁苯橡胶液掺加剂量不同及水灰比不同时水泥浆体在凝结前不同时刻的流变曲线。同时分析了其触变性与丁苯橡胶掺加剂量及浆体不挠动时间之间的关系。从而明显而直观地描述了丁苯橡胶乳液对水泥浆体流变性能的改善。     

九江大桥斜拉桥二期换索工程施工

325国道广东南海九江大桥(斜拉桥)1988年6月建成通车，1997年检测发现拉索PE保护层破坏严重，拉索钢丝严重锈蚀。介绍了在不中断交通的情况下换索的施工方法、施工工艺、监控措施以及拉索锚头的防护措施，对今后斜拉桥的建设和换索提出了建议。     

斜拉索的腐蚀案例与分析

根据收集的国内外文献资料,介绍了12座斜拉桥的换索案例。这些斜拉桥的拉索设计寿命均不低于30 a,但实际使用均未达到设计寿命,换索的主要原因是斜拉索的腐蚀。最严重的斜拉索腐蚀导致桥梁营运过程中的断索事故。由于斜拉索的防护体系和构造特点,目前还没有十分有效的监测斜拉索腐蚀的方法,只能通过开窗检查。斜拉索一旦锈蚀,其抗疲劳强度迅速下降,应尽快换索,以确保桥梁安全。     

交变应力与环境耦合作用下拉索腐蚀疲劳损伤机理研究

通过开展室内盐雾加速腐蚀试验,研究分析了各种应力状态下腐蚀钢丝的腐蚀失重量及弹性模量、抗拉强度等力学性能的变化,得出腐蚀钢丝各种力学性能中断后伸长率对疲劳腐蚀最为敏感的结论。在试验开展的基础上,以细观损伤力学为研究手段,并结合断裂力学强度准则,分析了环境腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀各自的特征、机理。腐蚀斜拉索的腐蚀疲劳损伤主要是由于腐蚀造成的钢丝表面的蚀坑,进而导致应力集中现象,加之氢致开裂,导致裂纹不断萌生、发展,研究分析了应用腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值作为点蚀坑向腐蚀疲劳裂纹转化的判据的方法,并通过数值手段,分析了钢丝全面腐蚀、表面蚀坑深度、蚀坑形状和蚀坑纵向净间距对钢丝应力分布状态和疲劳寿命的影响。     

液体无碱速凝组分的速凝机理探讨

通过测试单独掺入液体无碱速凝组分硫酸铝和氟化铝后水泥浆的凝结时间以及对掺速凝组分后达到终凝、水化1 d及水化7 d 的水泥浆体进行XRD图谱分析,深入探讨液体无碱速凝剂组分硫酸铝和氟化铝对水泥的速凝机理。试验结果表明： 硅酸盐水泥中掺入硫酸铝溶液因生成大量的钙矾石,同时因消耗大量的钙离子及水化热的作用促进C3S的水化作用导致浆体快速凝结;氟化铝溶液主要通过形成C3AH6 而导致水泥浆体速凝,氟化铝溶液中铝离子对水泥水化起速凝作用,而氟离子起缓凝作用。     

锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测

为了研究桥梁锈蚀高强度钢丝的疲劳性能以及疲劳断裂机理,并为基于断裂力学理论的锈蚀高强度钢丝疲劳寿命评价提供试验依据,以服役10余年的漂浮结构体系的拱桥吊杆退役钢丝及人工加速腐蚀钢丝为试验样本,对这2类钢丝进行了不同应力幅下的疲劳试验;利用扫描电镜分析了锈蚀钢丝的疲劳断口形貌特征以及疲劳断裂失效过程,对比分析了2类锈蚀钢丝疲劳源的蚀坑尺寸;考察了2类锈蚀钢丝初始裂纹应力强度因子及剩余断裂韧性,并与既有的钢丝疲劳阈值和断裂韧性指标进行了比较;采用三参数公式对锈蚀钢丝应力-寿命(S-N)曲线进行了拟合,对比了不同锈蚀程度钢丝S-N曲线的差异;针对锈蚀钢丝高应力幅的疲劳寿命特征,运用线弹性断裂力学方法对其进行了分析。结果表明:随着腐蚀程度的增加,钢丝的疲劳性能下降;表面蚀坑分布较密时,容易诱发多源裂纹并表现出不规则的裂纹扩展规律;萌生主裂纹的蚀坑阈值条件主要由疲劳裂纹扩展阈值ΔK_(th)控制;锈蚀钢丝S-N曲线在低应力范围下出现拐点,符合三参数公式的拟合规律;锈蚀钢丝的裂纹扩展寿命所占比例较大,基于一定初始裂纹尺寸假设得到的疲劳裂纹扩展寿命SN曲线能较好地反映锈蚀钢丝中等寿命区的平均疲劳行为。     

汉堡科尔布兰德桥斜拉索的更换

科尔布兰德桥施工时拉索腐蚀方面的缺点普导致未知数量的斜拉索发生腐蚀，以致于全部８８根受气候腐蚀的斜拉索换成了部分镀锌或全部镀锌的斜拉索。新拉索不仅具有高质量的内外防腐，而且在详细研究出出现损坏的原因之后，对拉索功固区作了多项改进：增加了抑制风振的阻尼器，消除柔性索与刚性锚头过渡区内弯曲应力的拉索鞍座，改进了锚具的设计以改善排水。     

国外大跨径斜拉桥使用状况综述

文中介绍了国外大跨径斜拉桥拉桥拉索防护的发展过程及概况，分析了斜拉桥索在使用过程中因环境作用导致拉索锈蚀的原因。介绍了上前已有斜拉桥拉索的结构特点，防腐形式及其特点和使用效果的评价。     

预防大桥垮塌的监测器

为了使桥梁建得更高并实现更大的跨度，人们普遍采用了斜拉桥和预应力桥两种新技术。不管是在斜拉桥还是在预应力桥中，拉索都是由几千根钢丝缠合而成的，它在维护桥梁的稳固方面发挥着至关重要的作用。制作拉索的钢材具有很高的弹性极限，可伸缩非常大，但它的弱点也很明显：和一般钢材相比，它的强度要低得多，而且在断裂之前没有任何明显的征兆（腐蚀和化学反应引起的过早坏损可能造成拉索钢丝的突然断裂）。