基于无损腐蚀监测系统的悬索桥主缆腐蚀试验及数据分析

为了解悬索桥内部的腐蚀环境随外界环境的变化规律,以及影响其腐蚀程度和腐蚀速率的关键因素,该文进行了主缆足尺节段模型腐蚀试验。试验将1∶1的主缆节段模型安放于环境试验箱中,箱内循环模拟降雨过程、高温加热、通风干燥等环境循环过程。与此同时,在主缆模型内部埋置传感器,测量不同部位钢丝的温度、相对湿度及腐蚀速率等环境参数。分析数据得到主缆内温度、湿度的分布情况以及腐蚀与环境之间的关系,结论如下:1温度的测试值与传感器在主缆内埋入的深度有很大的关系,而相对湿度则不然,越靠近主缆的中心位置温度呈现线性增加,而相对湿度则线性减小;2腐蚀程度是由湿度来影响的,当增加湿度时,腐蚀程度会明显地增加近50%,腐蚀的速率主要受到温度循环的影响,腐蚀速度与温度高度地线性相关。     

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.     

大直径高强钢丝主缆设计和应用

介绍桥梁缆索用高强钢丝的发展,以及目前已建和在建悬索桥高强钢丝应用情况和趋势。依托武汉杨泗港长江大桥工程,通过计算分析不同主缆钢丝直径在锈蚀工况下对结构受力的影响,研究钢丝直径与主缆长效耐久性的关系及大直径高强钢丝设计的合理性,并提出采用抗拉强度1 960 MPa、直径6.2mm高强钢丝主缆。提高主缆钢丝强度和增大成品钢丝直径主要依赖于高碳钢盘条综合性能的提高。目前,杨泗港大桥用大直径高强钢丝盘条完全实现国产化,为我国大跨度悬索桥建设提供了可靠的技术保证。     

中渡长江大桥主缆无应力长度分析及影响因素研究

主缆无应力长度是悬索桥施工控制的重要参数之一,采用通用有限元软件Midas/Civil对中渡长江大桥主缆无应力长度进行分析,并对计算结果进行修正,得到了中渡长江大桥主缆各索股无应力长度表。同时,研究了主缆弹性模量、主缆钢丝平均直径、加劲梁自重等因素对主缆无应力长度的影响。结果表明:主缆无应力长度与主缆弹性模量、主缆钢丝平均直径呈正比关系,与加劲梁自重呈反比关系,并通过线性拟合得到相关比例系数,可为同类型桥梁主缆无应力长度施工控制提供借鉴。     

大跨径悬索桥主缆防腐蚀技术的研究

悬索桥主缆钢丝腐蚀是国内外悬索桥普遍存在的问题,作为悬索桥的主要承重构件的主缆,它的安全性及其耐久性直接关系到桥梁的使用年限,故对其钢丝进行特殊防护,是保证桥梁正常运行及保证桥梁使用寿命的重要措施。为了更加经济,更加方便地进行主缆钢丝的防护,同时考虑到长远利益,对主缆防腐蚀技术研究现状的了解显得尤为必要,故主要介绍了大跨径悬索桥主缆防腐蚀技术的发展状况。     

郭家沱长江大桥主缆防护体系的应用研究

主缆是悬索桥最重要的受力构件,如果长期暴露在自然环境中,各种腐蚀介质会对主缆钢丝产生腐蚀。为了解决悬索桥主缆被腐蚀的问题,国内外均有好多种防护方案的实践。对国内外的主缆防腐方案进行归纳总结,探讨各种方案的优缺点,结合重庆地区的腐蚀环境以及郭家沱长江大桥的实际情况,展开更为合理、适用的主缆防护体系的应用研究。     

现代悬索桥主缆防护现状与展望

悬索桥主缆腐蚀是世界范围的问题,传统的主缆防护方法只能减缓主缆腐蚀.结合对悬索桥主缆防护问题的现场调查和文献资料调查,介绍国内外现行悬索桥主缆防护方法和现状,分析和探讨未来悬索桥主缆防护技术的发展和应用问题.     

悬索桥主缆镀锌钢丝腐蚀过程及抗力变化试验研究

为了确定悬索桥主缆镀锌钢丝的剩余抗力和腐蚀外观之间的对应关系,采用中性盐雾试验对16组(共320根)镀锌钢丝试件进行420d的加速腐蚀,观察钢丝的外观腐蚀过程,研究其腐蚀指标随腐蚀程度的变化过程,对腐蚀后的钢丝进行拉伸试验,测试其剩余抗力,并以此为依据对钢丝的腐蚀程度进行分级。结果表明:钢丝的外观腐蚀过程分为镀锌层腐蚀和基体腐蚀2个阶段;钢丝的质量、直径和破断力等指标在镀锌层腐蚀阶段降低较慢,钢丝发生延性断裂,进入基体腐蚀阶段后降低较快,钢丝发生脆性断裂;根据钢丝的腐蚀外观和腐蚀指标、抗力指标的损失,将钢丝的腐蚀分为8个等级,实桥检测时可通过腐蚀外观判断钢丝的剩余抗力。     

三塔悬索桥中塔主缆与鞍座间抗滑移试验研究

泰州长江公路大桥的初步设计中提出三塔悬索桥设计方案,为了研究特定工况下中塔主缆在鞍座内的滑移情况,江苏省长江公路大桥指挥部主持开展了主缆与中主鞍座间抗滑移试验研究。我国和美国、日本都曾开展过主缆与鞍座鞍槽间摩擦机理分析的试验,由于试验及试验模拟的差异等,试验结果离散性较大。本试验采用与实桥直径相同的镀锌钢丝和具有相同曲率、结构尺寸以及表面处理的鞍槽,力求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,采用与实桥基本相同的接触挤压应力,以期能较为真实地反映三塔悬索桥中塔主缆在鞍座间的抗滑移情况。     

白鸟大桥主缆防护工程

文中介绍了悬索桥主缆新的防护方法首次在白鸟大桥上的应用，即采用Ｓ形缠绕钢丝，柔性涂料，索夹新型填缝结构以及缠丝初始拉力的计算方法。     

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。     

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。     

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。     

坝陵河大桥主缆缠丝导入力计算

悬索桥主缆缠丝主要是利用导入较大拉力的缠绕钢丝圈在主缆表面构成一个具有足够压力的套箍,以保证涂装防护效果,使主缆不受大气腐蚀。针对坝陵河大桥施工特点,为优化施工工序,合理利用资源,在借鉴已有研究成果的基础上,对主缆拉力增量因素、缠丝工况等进行研究,对缠丝导入力的计算方法进行完善,并根据现有材料技术,确定该桥的缠丝施工工艺,可供类似桥梁参考。     

空间索面自锚式吊桥索股下料长度求解方法

采用基于通用有限元软件Ansys的二次开发语言APDL编程实现悬索桥主缆索股无应力索长的自动化求解,程序中根据中心索股空间坐标建立局部坐标系,在此坐标系内建立其他索股相对于中心索股的排列,建立主缆各索股各关键点之间的真实空间模型.考虑索鞍处的圆曲线修正,提取单元长度得到各索股的真实索长.算例表明恒载集度、控制点坐标误差、温度是主要影响因素,其他因素影响较小,同一索股内钢丝长度差值最大为6.75cm.结果表明该方法计算精确、使用方便,应用于空间索面自锚式悬索桥等复杂结构的主缆无应力长度的求解工作时能有效减少工作量.     

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。     

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。     

悬索桥空中纺线法架设主缆施工技术

悬索桥主缆空中纺线法,简称AS法,是通过循环牵引系统往复拽拉高强钢丝,在猫道上现场制作平行钢丝索股的主缆施工方法。为解决悬索桥主缆AS法架设的难题,基于国内外技术调研,详细介绍了AS工法架设主缆的施工原理及施工工艺,并深入研究了施工设备和施工工艺,建立了悬索桥AS法架设的施工工法。将该工法成功用于贵黄高速阳宝山特大桥的主缆架设工程中,为国内悬索桥主缆设计、架设提供了一种新的工法选择,同时可供“一带一路”中的海外悬索桥工程及超大跨径悬索桥(主跨2 500 m以上)建设推广应用。     

悬索桥主缆成桥线形的迭代算法

大跨度悬索桥主缆成桥线形是进行结构分析、计算和指导施工的关键控制因素,采用有限位移理论可较全面地考虑大位移引起的悬索桥几何非线性.利用通用有限元程序,建立全桥平面有限元模型,实现了悬索桥施工过程的模拟计算,并且使用悬索桥施工理想初态及成桥状态的迭代算法来确定主缆成桥线形.结果表明,悬索桥主缆的线形是介于抛物线与悬链线之间的索多边形.     

悬索桥主缆全寿命管理

主缆是悬索桥的"安全生命线",也是无法更换的易腐蚀结构。为了保证桥梁的安全并达到其使用寿命,必须对主缆进行防腐保护。该文提出了主缆全寿命管理的概念,根据腐蚀类型和悬索桥主缆腐蚀现状,从结构设计、施工设计和运营维护三阶段论述了主缆全寿命期管理要点。