影响斜拉索运营寿命的各种因素分析

近年来,由于斜拉索出现各种损伤而导致的更换拉索的维修项目频繁出现,引发了人们对拉索运营寿命的关注。该文在广泛收集国内外斜拉索换索工程资料和拉索损伤研究文献的基础上,总结了影响斜拉索运营寿命的各种因素事件及其在拉索损伤病害形成机制中的作用,利用故障树分析法,确定了影响拉索运营寿命的主要因素事件、事故模式及其重要程度,可为斜拉索施工管理及运营期管养策略的制订和损伤拉索剩余寿命评估的相关研究提供参考。     

斜拉桥旧索试验检测及残余寿命评估

以某斜拉桥拆除的病害斜拉索作为研究对象,系统开展了斜拉索外观检测和材料的力学性能试验;根据斜拉索试验结果,分析了斜拉索病害原因并评估了斜拉索的残余寿命,为斜拉索后期养护提供维护建议。     

斜拉桥斜拉索常见病害原因分析及防范措施建议

本文结合某桥斜拉索换索施工状况,分析其斜拉索病害原因,对新建斜拉桥拉索的设计、施工、养护提出了建议。     

大跨度地锚式斜拉桥换索施工技术

郧县汉江大桥为(86+414+86)m地锚式预应力混凝土斜拉桥,每塔两侧各布置2×25根斜拉索。检测发现:斜拉索索力和设计理论状态误差较大,PE护套损伤,钢丝锈蚀严重,斜拉索系统属于四类部件。为确保桥梁结构的长期安全,结合该桥斜拉索体系病害情况,运用等强度换算原理,设计新斜拉索[采用镀锌平行钢丝、PES(HD)低应力全防腐索体、全防水结构等多项技术],替换全桥旧斜拉索。斜拉索更换顺序为病害斜拉索优先,单塔对称、双塔反对称,由长索到短索的原则进行更换。有限元结果表明,在整个换索过程中,斜拉索、主梁和桥塔结构变形、应力和强度验算均能满足规范要求。换索施工工序为旧索放张→旧索拆除→新索安装与张拉→索力调整。通过优化施工工艺,长索单塔换完后,2个点4根索同时更换,将换索工期降低到120d,极大地缩短了施工工期。     

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。     

斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法

针对目前长索的振动控制及斜拉索的面外振动控制减振效果不理想的现状,提出一种新的减振方法——斜拉索-阻尼器系统空间布置减振方法。该方法为每3根斜拉索1组,按三角形空间布置,两两连接阻尼器,阻尼器安装方便,可对每一根斜拉索实现任意方向上的振动控制。为验证其减振效果采用零阶优化法对斜拉索参数进行设计,并建立斜拉索-阻尼器体系算例模型,与原索模型、无索间连接的三索模型进行对比。结果表明,采用斜拉索-阻尼器系统的三索空间布置,斜拉索的振动幅度、振动频率均受到显著抑制,对斜拉索面内外振动可给予有效控制。     

斜拉索表观检测机器人的开发

斜拉索的受力性能与耐久性直接关系到斜拉桥的结构安全。由于长期暴露在各种环境因素中,斜拉索极易出现表面开裂,内部钢丝锈蚀等病害。因此,定期对其进行检测显得尤为重要。现依据象山港大桥和清水浦大桥,针对斜拉索出现的典型病害特征与检测要求,开发了一种斜拉索表观检测机器人。该机器人具备了小型化、快速自爬行、高质量图像采集、缺陷自动化识别等优点。     

长安街西延永定河大桥斜拉索风雨振及减振措施研究

为明确长安街西延永定河大桥斜拉索的风雨振特性,提出有效的减振措施;进行斜拉索风雨振计算分析,并通过风洞试验分析风速和雨强对斜拉索风雨振的影响;研究不同阻尼比和斜拉索表面缠绕双螺旋线的减振效果。结果表明:该桥大部分斜拉索在不采取减振措施的情况下有发生风雨振的可能;斜拉索风雨振的振幅随着风速的增大先增大后减小,随着雨强的增大逐渐减小;增大阻尼比能有效减小斜拉索风雨振的振幅。建议该桥斜拉索安装阻尼器时,阻尼比不小于0.9%;当螺旋线的直径为1.2mm时,单根螺旋线的间距取6倍的斜拉索直径;当单根螺旋线的间距为12倍的斜拉索直径时,螺旋线的直径取2.0mm。     

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。     

斜拉桥的养护和维修

斜拉桥的特色在于刚性套管包裹的斜拉索。现代设计施工中，在套管内灌浆时，斜拉索被水泥包裹，对其进行检查和维护十分困难。针对斜拉索体系的养护维修问题进行了讨论。     

斜拉桥索力参数识别与测试评价

桥梁运营健康监测系统中个别斜拉索索力超出设计理论值,本文重新复算了索长、索密度等参数,并对桥梁部分斜拉索进行索力测试,进一步明确斜拉索实际受力状况,为下一步维修处置提供依据,并可为同类型斜拉桥索力测试参数取值提供借鉴。     

斜拉桥斜拉索体系病害分析与处理方案

为了延长斜拉索的使用寿命,确保桥梁的安全运营,对海U世纪大桥斜拉索体系进行了检测和养护维修.海口世纪大桥主桥为(147+340+147)m双塔双索面预应力混凝土边主梁斜拉桥,该桥斜拉索上、下锚头锈蚀,PE护套环向裂纹、表面破损.经分析锚头锈蚀主要是由预埋钢管护套、防护罩和不锈钢套管之间的密封胶防水功能失效所致;PE护套环向裂纹和表面破损主要由材料抗老化性能不足、热挤工艺缺陷及施工过程中防护不足,施工工艺缺陷等所致.针对该桥斜拉索病害,采用控制锚具及拉索套管内进水、对既有钢结构加强防护及水流疏导等处理措施,取得了预期的效果.     

斜拉索的检查与维修

斜拉索是斜拉桥的重要受力构件。介绍斜拉索检查和维修工作的主要内容,并讨论了索力测量中的一些问题。     

黄冈公铁两用长江大桥斜拉索安装技术

黄冈公铁两用长江大桥主桥为双塔双索面钢桁梁斜拉桥,跨度布置为(81+243+567+243+81)m.每桥塔两侧各设置19对斜拉索,全桥共有斜拉索152根,对该桥斜拉索安装技术进行总结.采用全回转架梁吊机将整盘斜拉索吊至桥面;采用全回转架梁吊机配合桥面上固定式放索盘进行桥面展索;斜拉索总体挂设采用先塔后梁的方案,利用塔吊和塔顶吊架完成塔端挂设;采用卷扬机及滑车组进行斜拉索梁端牵引,牵引到位后进行锚固;梁端安装完成后,3～8号斜拉索直接进行塔内刚性牵引,9～19号斜拉索先进行塔内软牵引(最大软牵引力为1 200 kN)再进行刚性牵引;按设计要求对斜拉索进行分级同步对称张拉.该桥全部4 000余吨斜拉索的安装在7个月内全部完成.     

钢绞线斜拉索与平行钢丝斜拉索阻尼减振研究

钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索构造不同,引起风致振动特性和减振需求也不同。为给斜拉索振动控制设计提供依据,对比国内外规范中关于斜拉索阻尼减振指标的规定,分析不同参数对钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索减振指标的影响,以2座典型桥梁为背景,对比分析钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索的阻尼减振措施。结果表明：《斜拉索外置式黏滞阻尼器》(JT/T 1038—2016)和欧洲规范CIP-2002、FIB-2005采用特定阻尼对数衰减率δ控制斜拉索风雨振,而美国规范PTI-2018采用质量阻尼参数S_c≥10控制斜拉索风雨振,质量阻尼参数考虑因素全面、科学,推荐使用;为了保证斜拉索的减振安全,建议阻尼减振同时满足国内外多个现行规范,平行钢丝斜拉索采用δ≥3%作为阻尼减振指标,钢绞线斜拉索的阻尼减振指标建议按照PTI-2018根据索的参数和气动措施情况进行选择;博斯普鲁斯海峡三桥钢绞线斜拉索阻尼器尺寸偏大,安装阻尼器后斜拉索的面内阻尼对数衰减率为4%和6%,可满足低阶大幅振动控制要求;沪苏通长江公铁大桥平行钢丝斜拉索振动模态丰富,采用2种阻尼器协同减振,实现多模态振动控制,控制中、低阶大幅振...     

斜拉桥斜拉索防腐保护问题分析与建议

斜拉桥斜拉索的腐蚀破坏将直接影响桥梁结构的安全与使用寿命,国内、外已出现大量由于斜拉索破坏而进行换索的典型案例.目前斜拉桥斜拉索的常用防护形式为高密度聚乙烯(HDPE)护套,该类护套易发生开裂和老化而导致斜拉索锈蚀.为了研究斜拉索的防腐保护问题,对HDPE护套防护破坏的因素:索体交变应力、HDPE原材料特性、自然环境、施工作业方式和斜拉索的不均匀截面形状等进行分析,在此基础上提出采用长纤维增强护套结构以及在斜拉索护套与斜拉索之间设置粘弹性隔离层的防护建议.     

斜拉桥拉索弯曲应力及其控制对策探讨

根据斜拉索的受力特点,导出斜拉索轴向力变化时其端部弯曲应力的计算公式,通过实例分析证明,斜拉索弯曲应力不容忽视,并对国内外常用的几种斜拉索弯曲应力控制措施进行介绍。     

不中断交通条件下斜拉索更换施工关键技术

以银盆岭湘江大桥斜拉索更换项目为工程背景,对不中断交通条件下斜拉索更换桥梁结构进行分析;其次介绍了斜拉索更换的主要设备,最后介绍了斜拉索更换施工关键技术及其重难点,可为其他类似工程提供参考。     

斜拉桥斜拉索局部弯曲应力分析

在活载作用下，斜拉索的倾角会发生反复变化，引起拉索局部弯曲应力变化，从而导致斜拉索的疲劳。本根据引起斜拉索倾角变化的原因，分只考虑拉索垂度的影响及既考虑拉索的垂度又考虑锚固点处梁的变位（挠度和转角）两部分对斜拉索局部弯曲应力的变化幅度进行了分析。本的分析表明，局部弯曲应力幅占总应力幅的45％左右，对斜拉索疲劳有较大的影响。最后，介绍了几种可以减小这部分应力变化的方法。     

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。