悬索桥主缆的锈蚀机理及其防护措施

日本几座悬索桥的主缆被发现受到了锈蚀.为确定其锈蚀机理,对主缆内的环境进行了调查,并进行了镀锌钢丝锈蚀模拟试验.研究表明,锈蚀环境与钢丝在主缆内的位置有关,主缆侧面的钢丝最易发生锈蚀.一种采用S形缠绕钢丝和改进涂料的新型方法解决了这一问题,对采用这一方法与常规方法保护的主缆作了长期的露天测试,表明这种方法提高了主缆的防锈性能.另一种新方法是在主缆中输入干燥空气,初步试验表明,这对于提高主缆的防锈性能前景乐观.     

悬索桥主缆锈蚀机理的防护方法

日本几座悬索桥的主缆已发生锈蚀。为了弄清锈蚀机理，调查了主缆内部的环境状况，并进行了镀锌钢丝的锈蚀模拟试验。研究表明，主缆横截面不同部位的锈蚀环境状况 同，侧面最容易锈蚀。研制出一种采用Ｓ形截面缠绕钢丝和改性腻子的新防腐蚀系统。对采用新系统的主缆和采用传统方法防护的主缆进行了长期暴露对比试验，显示出新系统具有更好的防腐蚀性能。初步试验表明，新系统在提高主缆防腐蚀性能方面很有发展前景。     

悬索桥主缆锈蚀机理和防护方法

日本几座悬索桥的主缆已发生锈蚀.为了弄清锈蚀机理,调查了主缆内部的环境状况,并进行了镀锌钢丝的锈蚀模拟试验.研究表明,主缆横截面不同部位的锈蚀环境状况不同,侧面最容易锈蚀.研制出一种采用S形截面缠绕钢丝和改性腻子的新防腐蚀系统.对采用新系统的主缆和采用传统方法防护的主缆进行了长期暴露对比试验,显示出新系统具有更好的防腐蚀性能.初步试验表明,新系统在提高主缆防腐蚀性能方面很有发展前景.     

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。     

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。     

英国M48塞文桥主缆检查与修复

英国M48塞文桥为主跨988 m的悬索桥,1966年建成通车,主缆采用空中编缆法架设,并采用传统防护方法进行保护.运营40年后,参照美国国家公路合作研究计划(NCHRP)534指南,对7个主缆节间的内部病害状况进行检查.检查结果表明,主缆钢丝锈蚀严重,多根钢丝断丝,强度损失严重.为监测主缆劣化的速度和位置,2006年1...     

润扬大桥悬索桥主缆除湿系统设计与施工

针对国内部分悬索桥主缆钢丝出现不同程度的锈蚀问题，润扬长江公路大桥在国内首次设置除湿系统对主缆进行除湿防腐，提高主缆使用寿命。介绍该除湿系统的设计与安装、维护。     

伶仃洋大桥锌-铝-稀土合金镀层钢丝腐蚀-疲劳耦合试验研究

深中通道伶仃洋大桥主缆采用?6 mm 2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝,为了解腐蚀-疲劳耦合作用对该类型钢丝疲劳寿命的影响,对其进行试验研究。在钢丝试样常规疲劳试验的基础上,结合伶仃洋大桥主缆的承载特征和海洋环境下的服役特点,对腐蚀疲劳试验的方法进行比选,最终采用了干湿交替腐蚀-疲劳循环耦合试验的新方法,研究不同应力变幅下主缆钢丝的腐蚀疲劳寿命、腐蚀状态及断口形态。结果表明：由于腐蚀和疲劳循环耦合作用,?6 mm 2 060 MPa锌-10%铝-稀土合金镀层钢丝抗疲劳性能有所降低,其疲劳应力变幅越大,疲劳循环次数降低幅度越大。当应力变幅为360 MPa时,在相当于4倍以上常规热镀锌钢丝盐雾腐蚀试验时间的腐蚀下,钢丝表面锈蚀超过30%,其应力循环次数为197万次,接近200万次。     

2 100 MPa高强度主缆索股疲劳性能试验研究

南京仙新路过江通道跨江大桥主桥采用主跨1 760m单跨钢箱梁悬索桥,该桥是目前国内第一、世界第二大跨度悬索桥,主缆索股采用127丝φ5.4mm-2 100MPa高强度钢丝索股。对于大跨径悬索桥,活载虽然占主缆总拉力的比重较小,但在悬索桥长期运营过程中,活载直接影响桥梁主缆的使用寿命。提高悬索桥主缆钢丝强度,减少钢丝用量,可以减轻主缆质量和截面积。为研究高强度主缆索股的抗疲劳性能,制作了127丝φ5.4mm-2 100MPa锌铝合金镀层钢丝索股,进行常规200万次疲劳性能试验,检查断丝率及锚具等索体构件情况。在断丝率小于2%情况下,进一步加载至300万次,在加载中观察其断丝情况。试验后对索股进行了解剖,分析了断裂钢丝的断口。通过试验验证φ5.4mm-2 100MPa锌铝合金镀层钢丝主缆索股的抗疲劳能力,为大跨度悬索桥主缆全寿命设计提供了参考依据。     

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.     

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。     

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。     

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.     

悬索桥平行钢丝主缆强度模型研究及承载力评估

主缆是悬索桥的重要受力构件,美国国家公路合作研究项目报告(NCHRP Report 534)定义了脆性钢丝、有限延性和简化3种主缆强度模型。为准确计算及评估运营期悬索桥主缆的承载力,以某大跨度悬索桥为研究对象,进行开缆试验,采用3种强度模型对主缆承载力进行计算,对比分析各强度模型的适用性,并评估该桥主缆的安全性。结果表明：脆性钢丝模型综合考虑了各组钢丝的极限应力统计数据,具有较强的适用性;有限延性模型综合考虑了各组钢丝的应力～应变关系,宜在各组钢丝应力～应变曲线差异显著时使用;在未出现第五组腐蚀钢丝时,可采用简化模型初步评估主缆承载力;基于脆性钢丝模型、有限延性模型和简化模型得到的主缆下游跨中节段的承载力损失率分别为6.53%、10.65%、6.30%,安全系数分别为2.80、2.68、2.81;该桥最小安全系数大于设计值,主缆跨中节段在运营20余年后仍具有充足的安全储备。     

自锚式悬索桥喇叭形散索箍处主缆安装试验

韩国永宗大桥是一座主缆吊索面倾斜的自锚式悬索桥。该桥采用喇叭形散索箍,在加劲梁端的锚体处将主缆散开锚固。在架设主缆时,由于散索箍处张开角度大,散索箍处一些钢丝可能出现横向位移及翘起,必须进行锚体处的主缆安装模拟试验,以得到各根钢丝位移的情况,从而确定合适的措施解决这些问题。试验过程中找出了在散索箍端布置钢丝的方法,经过反复试验,最后成功地应用于实际工程。     

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。     

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。     

悬索桥主缆缠包带防护技术的密封试验方法

国内外悬索桥主缆防护体系主要采用圆钢丝缠绕+防腐涂装体系或S型钢丝缠绕+防腐涂装+除湿体系。随着主缆防护技术的发展,近年来出现了圆钢丝缠绕+缠包带+除湿系统的防护体系。针对该体系设计了缠包带密封试验方法,验证其是否能对主缆起到有效的防护作用。     

润扬大桥悬索桥S形钢丝缠丝技术

润扬大桥悬索桥主缆在国内首次采用S形钢丝缠丝技术进行主缆防护，其施工工艺与以往采用圆形软钢丝缠丝工艺有所不同。简要介绍S形钢丝缠丝工艺、施工过程和施工方法等，为今后类似工程提供参考。     

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。