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。     

运营期桥梁斜拉索的技术状况检测

某桥为主跨232m独塔双索面预应力混凝土斜拉桥,至今运营了约19年,斜拉索采用7mm镀锌高强钢丝,抗拉强度标准值1 600 MPa。为了掌握运营期斜拉索的耐久性技术状况,评定其是否处于安全状态,对该桥的斜拉索相关组成构件进行了较为全面详细的检测,运用机器人无损检测技术对拉索内部钢丝锈蚀率和断丝情况进行了量化检测,分析病害产生原因和严重程度,结合斜拉索索力和结构线形进行了综合拉索受力安全分析。检测结果表明:该桥有占总数78.8%的斜拉索存在不同程度的PE护套破损病害;PE护套出现开裂或断裂的斜拉索钢丝均出现了锈蚀,其中斜拉索钢丝截面的最大锈蚀率在1.08%~4.93%之间,但尚未发现断丝情况。根据当前技术状况,对斜拉索索力安全系数进行检算,其结果满足规范要求。     

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－     

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。     

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。     

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.     

斜拉桥斜拉索减振器施工技术探讨

介绍了斜拉桥斜拉索内、外减振器的施工工艺及质量控制要求,通过现场检测试验,有效地抑制了斜拉索的各种振动.     

斜拉桥斜拉索减振器施工技术探讨

介绍了斜拉桥斜拉索内、外减振器的施工工艺及质量控制要求,通过现场检测试验,有效地抑制了斜拉索的各种振动.     

智能型缆索光纤光栅应变传感器

将传感器集成于缆索内部,研发具有自感知能力的智能缆索是桥梁结构健康监测领域研究的前沿。特制光纤光栅应变传感器,将传感器局部布置于缆索内钢丝上,通过光纤光栅中心波长的变化测量钢丝的局部应变、进而获得缆索整体索力是实现智能缆索的有效方法。对特制的光纤光栅应变传感器与索内钢丝的连接固定方式进行了研究,在不破坏钢丝的前提下,研究了传统的胶粘结和特制的抱箍连接两种固定方式,通过张拉性能测试,两种连接结构均有效;通过疲劳性能测试,采用特制的抱箍结构连接是解决缆索内置应变传感器长期可靠性、稳定性测试的有效途径。     

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。     

斜拉索受货车自燃过火高温影响的损伤评估与修复

以南京长江第二大桥南汊斜拉桥拉索受货车自燃的火灾高温影响为案例,通过索力测试和高强钢丝高温影响模拟试验,对斜拉索火灾前后的工作性能进行分析比较,确认受高温影响程度。在此基础上制定受损斜拉索的修复维护方案并进行了维修,为同类桥梁类似事故的处置提供借鉴。     

桥梁缆索断面钢丝腐蚀进程差异性试验

为实现桥梁缆索断面内高强钢丝腐蚀进程差异性量化表征，进而支撑该类构件在服役期内的强度退化模拟与承载力评定等工作,以镀锌钢丝缆索为对象，采用旧索构件破除实测与人工加速腐蚀试验相结合的方法，构造相邻层钢丝腐蚀进程差异性指标，研究了实际服役环境下的平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性。进一步考虑缆索断面构造特征及护套可能出现的病害类型，通过捆绑试件加速腐蚀试验，研究试验环境下平行钢丝缆索断面腐蚀进程差异性,护套破损对断面腐蚀进程差异性的影响以及钢绞线内外丝腐蚀进程差异性。研究结果表明：护套整体老化失效时，平行钢丝缆索断面相邻层钢丝总体腐蚀进程差异系数不拒绝正态分布，均值与变异系数分别为0.675 8、0.254 3;实际服役环境下总体腐蚀进程差异系数均值水平更高、变异性更强，腐蚀介质沉积效应对缆索断面钢丝腐蚀进程差异性的影响因破损形态而异；随着腐蚀时间的延长，断面总体腐蚀进程差异性逐渐减弱，钢绞线内外丝总体腐蚀进程差异系数概率分布特征由对数正态分布向正态分布过渡。     

滨州黄河公路大桥斜拉索安装工艺探究

滨州黄河公路大桥主桥为6跨连续PC箱梁三塔双索面斜拉桥,斜拉索为直径7mm的镀锌高强低松弛钢丝。斜拉索安装分为放索、安装、牵引、张拉4道工序。为保护斜拉索PE保护层,斜拉索吊装时采用尼龙绳,运输采用自制的运索平车,运索平车设有导向转盘,放缩盘增设刹车装置。在塔上安装大吨位的斜拉索时首次采用两道索夹牵引的方法,减小了导链引索的引力,有效避免了斜拉索的滑脱。斜拉索张拉分3次进行,第1次张拉时为避免引索时刮伤保护层,针对挂篮悬浇端和支架现浇端的特点,分别设计制作了挂篮端引索支撑架和现浇端引索支撑架。斜拉索安装工艺改进后,有效地保护了斜拉索PE层,提高了工作效率和安全性。     

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。     

斜拉索防腐技术探讨

斜拉索是斜拉桥的关键承重构件,工作时处于不利的环境下容易腐蚀,导致其耐久性和安全性下降。分析斜拉索的腐蚀原因,介绍目前我国斜拉索制作及防腐技术现状,并对斜拉索防腐技术存在的问题进行讨论。     

基于光纤传感技术的桥梁拉索健康监测技术试验研究

提出了一种基于FBG光纤光栅传感器和光纤数据传输技术的拉索健康监测技术,通过拉索制作时预先植入光纤传感器,实现拉索使用过程中索力测量的准确化,使拉索的实时健康监测成为可能。通过实验室技术试验和实桥应用试验,验证了所介绍技术的可行性和可靠性。     

面向拉索智能维养的斜拉桥拉索基频的实时预测模型

对于大跨斜拉桥而言，拉索基频是拉索工作状态的重要体现，并且对整桥工作性能有重要影响，拉索基频监测是桥梁结构健康监测的极重要环节。斜拉桥温度场的变化将带来拉索基频的改变，斜拉桥温度数据与拉索基频有显著相关性。既有研究仅利用主梁温度搭建的拉索基频一元线性回归模型的误差较大，无法满足工程需求。本研究以某大跨斜拉桥为背景，在主梁平均温度基础上进行拓展，增加主梁竖向温差与索塔温度，运用属于机器学习的LSTM长短时记忆网络搭建模型，获得了极高的输出精度；然后采用主跨跨中和边跨跨中的拉索传感器进行了验证，为该桥斜拉索智能维养提供了重要依据。     

斜拉索腐蚀损伤下斜拉桥体系可靠度研究

拉索腐蚀疲劳累积损伤是威胁斜拉桥运营安全的关键因素,导致斜拉桥运营期的换索次数多且换索成本高。为了准确评定斜拉索腐蚀疲劳损伤对斜拉桥结构安全的影响,从结构体系可靠性角度探索拉索腐蚀疲劳损伤的概率传递模型。分析了斜拉索腐蚀疲劳损伤对结构体系可靠度的影响规律,从而为换索决策提供依据。研究结果表明,疲劳和疲劳腐蚀效应共同作用下的拉索在20 a服役期内的强度系数分别为0.928和0.751,斜拉索抗力退化将导致斜拉桥主要失效路径变化,主梁索间距为30 m的斜拉桥在服役期的13 a,主要失效模式从由主梁弯曲失效转移至斜拉索强度失效,导致后期的结构体系可靠指标快速下降。     

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。     

九江长江公路大桥斜拉索振动特性研究

为研究斜拉索在主梁振动形成的端部位移激励下的振动特性,在斜拉索面内振动、理想索、垂度为抛物线和满足Hook定理的假设下,建立了考虑主梁端部激励的斜拉索非线性振动控制方程,阐明了端部位移激励引起斜拉索大幅横向振动的机理.利用动力有限元方法计算九江长江公路大桥的动力特性,根据频率匹配关系,初步确定可能发生大幅振动的斜拉索.利用推导的振动控制方程,对可能发生大幅振动的斜拉索进行数值积分分析,得到了各斜拉索内共振和参数共振的共振区,发现足够的斜拉索阻尼比可以避免斜拉索产生大幅振动.