拱桥吊杆更换后健康检测与诊断

该文以南通市某拱桥更换后的吊杆为对象,通过外观检查和试验室检测手段,研究了拱桥柔性吊杆的实际服役状况,了解和掌握了吊杆乃至拱桥结构的安全性、耐久性。吊杆护套及锚头剖开后发现:索体护套及锚头内均残留冷凝水,钢丝表面镀锌层轻微锈蚀,出现白色锌粉,镀锌层含量在300 g/m2~350 g/m2之间,部分吊杆钢丝出现黄色锈斑;锚杯内环氧铁珠浇注体不密实且锈斑残留,表面有蜂窝、坑洞等,锚杯内钢丝完好;锚杯内环氧树脂保护层破损,钢丝墩头锈蚀,部分吊杆锚杯锈蚀严重,出现成片深色锈斑。     

拱桥吊杆损伤退化机理及寿命评估研究进展

该文综述了拱桥吊杆损伤退化机理及其剩余寿命评估方法。通过对吊杆病害、荷载行为及损伤演化模型的概括总结得出:护套损伤演化、钢丝锈蚀和开裂是吊杆损伤退化的主要机理,温度和桥面振动是导致吊杆损伤退化的关键因素。吊杆承载力及寿命评估可根据锈蚀检测结果,采用脆性钢丝模型假设,将吊杆视为串并联系统,用极值Ⅲ型分布或蒙特卡罗法模拟。针对实桥检测、监测、诊断和评估等方面碰到的诸多问题,提出了新的研究路线。     

某拱桥吊杆内温湿度分布及其锈蚀作用分析

为研究拱桥吊杆内部温湿度分布及其对吊杆钢丝的锈蚀作用,以王安石大桥为依托工程,结合建立的吊杆数值有限元模型,通过将吊杆内钢丝简化为多孔介质,模拟在外界温度作用下吊杆截面内的温湿度分布,进而分析温湿度耦合作用对吊杆钢丝造成的锈蚀影响。研究结果表明：吊杆内温度的分布主要受侧面日光照射而影响,且吊杆圆周表面各方位温度变化存在明显相位差;随着温度的升高吊杆内的水由液态转化为水蒸气并分布在整个吊杆内,随着温度下降,吊杆内的水蒸气也逐渐冷凝成水;温湿度耦合作用下吊杆内的钢丝会产生一定程度的锈蚀,随着运营年限的不断增长,吊杆内的钢丝锈蚀程度逐渐增大,吊杆钢丝剩余直径逐渐减小。     

柔性吊杆拱桥吊杆索体病害特征及检测指标

针对柔性吊杆拱桥吊杆索体的退化行为,系统地总结了柔性吊杆索体的安全性和耐久性病害特征。指出吊杆索体的安全性病害主要为钢丝锈蚀、开裂、断裂、吊杆偏位及弯曲变形,其中钢丝孔蚀导致的开裂或断裂是主要因素。同时,针对现行规范中关于柔性吊杆索体检测指标方面的不足,在总结吊杆索体安全与耐久性能检测指标的基础上,建立了柔性吊杆索体服役健康状态的检测指标体系。     

吊杆拱桥的吊杆检测试验与评定

吊杆拱桥因其优美线形及良好的地形适应性而广泛修建,但由于其吊杆的易腐等蚀病害使得吊杆成为该类桥梁的显著薄弱环节,并已有数座桥梁因此而垮塌。在此以德阳市旌湖大桥为例,详细介绍其主桥吊杆检测与吊杆力测试分析结果。经过检测发现该桥吊杆下锚杯均有积水,下锚头钢丝锈蚀。数根吊杆保护层有破损,且吊杆大多有保护层鼓包等病害。打开部分吊杆表明吊杆发生严重锈蚀,单根钢丝锈坑最大达2.2mm。恒载吊杆力测试表明吊索力与理论值及以前测试结果有一定的偏差。检测综合评定建议换吊杆。最终该桥进行了吊杆更换。     

柔性吊杆拱桥吊杆锚头病害特征及检测指标

现针对柔性吊杆拱桥吊杆锚头的退化行为,系统地总结了柔性吊杆锚头的安全性和耐久性病害特征。指出钢丝墩头锈蚀、内外螺纹锈蚀、锚头开裂和变形是墩头锚、冷铸墩头锚的主要退化风险;钢绞线滑移或回缩、夹片破损或缺失是夹片锚的主要安全风险。同时,针对现行规范中关于柔性吊杆锚头检测指标方面的不足,在归纳梳理影响柔性吊杆锚头安全与耐久性能检测指标的基础上,建立了柔性吊杆锚头的检测指标体系。     

拉吊索更换检测与承载力评价

拉吊索出现PE老化、钢丝锈蚀等病害时,外观检查往往难以准确判定钢丝病害程度,需更换病害拉吊索,进行全面检测及判定。本文通过对更换拉吊索的解剖检查,确定钢丝锈蚀等级;对锈蚀钢丝的截面及质量损失测量,确定钢丝截面损失;对钢丝力学性能测试,确定钢丝强度降低程度,并提出了拉吊索承载力评价方法,可评价拉吊索承载力降低程度,并根据评价结果决定维修或更换。     

中承式拱桥吊杆专项检测及疲劳寿命评估

吊杆的运营安全直接影响到拱桥的结构安全,以1990年建成的某中承式拱桥为研究对象,结合该桥吊杆专项检测及理论分析结果,对吊杆的疲劳寿命进行评估。专项检测结果表明,大部分吊杆存在锚头密封不严、锚杯积水及PE护套破损开裂等现象,吊杆外观情况较差,短吊杆钢丝锈蚀状况为标度4,处于较差的状态。吊杆疲劳寿命根据桥梁实际车流量和疲劳应力幅值进行预测,计算得出吊杆在无腐蚀状态下的寿命约为44年,且在吊杆发生腐蚀后,其服役年限也不到无腐蚀吊杆的1/5,即吊杆出现腐蚀后服役年限不足10年。确认吊杆存在较大的安全隐患,建议对大桥的吊杆进行更换。     

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。     

拉吊索湿度测量与锈蚀判断

拉吊索是桥梁的主要承重构件,其结构十分纤细,一般布置在桥梁外部,且长期处于高应力状态,对外界侵害比较敏感,现有拉吊索桥梁病害主要集中在拉吊索上,主要表现为拉吊索钢丝的锈蚀,但钢丝包裹在PE套管内,检测困难,现有检测手段不足,无法直接判断钢丝是否锈蚀。现有无损检测方法的精度受限,解剖检查较为直观、精确,但修复较为困难。通过分析拉吊索钢丝锈蚀原理,提出露点温度法,通过测量索内温度、湿度,计算露点温度,与当地月最低平均气温比较,判断拉吊索内是否结露,进而间接判断钢丝是否锈蚀。应用实例证明,该方法有效。     

钢管混凝土系杆拱桥检测难点及技术分析

本文分析钢管混凝土系杆拱桥检测中有4个主要的检测难点,包括钢管混凝土拱肋脱空缺陷、吊杆内部锈蚀断丝、吊杆索力以及系杆钢绞线受力和损伤检测,并对各检测难点的检测手段进行了分析,可供相关研究、检测人员参考。     

钢管混凝土拱桥吊杆高强钢丝力学试验研究

吊杆是中、下承式拱桥的关键构件,研究吊杆的力学行为特征及其病害十分必要和紧迫.通过对营运6年的西南某钢管混凝土拱桥吊杆高强钢丝的单丝极限负荷试验,研究高强钢丝极限负荷的折减状况,探明吊杆的损伤、劣化状况,为钢管混凝土拱桥吊杆的维护提供参考.     

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。     

中承式拱桥吊杆内部钢丝腐蚀病害实例研究

为了了解中、下承式拱桥吊杆内部钢丝腐蚀病害的发生原因和发展规律,该文通过结构性拆解银川阅海大桥及长沙黑石铺湘江大桥的旧吊杆,系统研究两座中承式钢管拱桥吊杆防护体系的缺陷和防护漏洞,探讨吊杆内部钢丝的腐蚀病害分布规律,定性分析导致两座桥梁旧吊杆内部钢丝腐蚀病害差异的主要原因,可为中、下承式拱桥吊杆腐蚀防护和运营期管养策略制订提供参考。     

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。     

某钢桁架悬索桥的病害检测与分析

以某病害较严重的钢桁架悬索桥为工程案例,重点介绍了对主缆及钢桁架加劲梁变形的测量及数据对比分析结果,以及重要构件锈蚀状况的检测结果。数据对比分析中,采用了频率法和千斤顶法对吊杆索力进行测量及修正,并利用空间节点平衡理论计算出主缆各段索力,结果表明,主缆、主桁架的空间变形与主缆及吊杆索力之间存在一定的关联性。此外,对频率法检测索力的局限性及适用性进行了总结,并依据疲劳损伤度理论对吊杆进行了预期剩余使用寿命计算。结论中提及了该桥养护及维修加固需要特别考虑的问题,可为同类桥梁的检测、养护、管理工作提供参考依据。     

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。     

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.     

三达地怒江大桥换索工程实例分析

对使用多年的三达地怒江大桥进行专项检查,发现斜拉索PE防护套老化严重,PE表面有深度裂纹、渗水现象;随机剥离斜拉索PE护套,发现高强钢丝锈蚀严重、部分钢丝截面已削弱;检查中还发现下锚头钢护筒内长期积水,造成锚头锈蚀严重;桥梁的现状已严重影响大桥的安全运营。针对斜拉桥存在的问题,进行云南省的首例换索施工。该文主要介绍三达地怒江大桥换索设计原则、主要施工工序和监控措施,以供同类工程参考。     

某中承式混凝土系杆拱桥坍塌原因分析与研究

通过分析一座坍塌的中承式混凝土系杆拱桥的受力体系,并在对其各主要构件进行现场检查后,表明该拱桥吊杆系统的失效是导致该桥整体失效的首要内在原因。接着,研究了致使吊杆系统失效的各因素并阐述对吊杆检测的相关方法,提出了该类型拱桥设计、检查及养护的重点。