斜拉桥拉索常见病害成因分析
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浅谈大跨斜拉桥常见病害及防治措施摘要:近年来,随着我国交通基础设施的日益完善和区域经济高速发展的需要,大型结构建设的项目日益增长,大跨斜拉桥越来越受到设计师们的青睐。
根据目前服役桥梁所表现出的病害情况,本文总结了大跨斜拉桥主梁、斜拉索系统和索塔的主要病害及成因分析,并对相关病害提出了防治措施,为之后斜拉桥的建设及养护提供参考。
关键词:斜拉桥,病害,防治措施1.引言斜拉桥的跨越能力强,结构合理,外形美观,使其在世界范围内迅速发展,目前斜拉桥正朝着结构轻型化、多样化和更大跨径发展。
但在目前服役的斜拉桥中,主梁、斜拉索系统和索塔等重要构件都会出现不同程度的病害,尤其是斜拉索系统,由于管养不善,导致拉索病害日益发展。
相当一部分建成后短时间内出现严重的问题,不得不提前大修,甚至提前换索,浪费极大。
此类结构隐患,致使结构垮塌也屡见不鲜,严重威胁着工程及人民生命财产的安全。
[1]2.斜拉桥常见病害及成因2.1主梁主要病害及成因斜拉桥的主梁通常采用预应力混凝土梁,而这种类型的主梁最常出现的病害就是裂缝,这些裂缝通常是由施工中所产生的误差、混凝土收缩徐变、局部锚固应力过大等因素引发的;在后期的运营过程中,主梁会出现部分老化裂缝,这是因为主梁受到雨水的侵蚀、酸碱腐蚀、冻融循环、超载等因素的影响。
2.2斜拉索系统主要病害及成因斜拉索和相应梁、塔上的锚固系统称为斜拉索系统,斜拉索是斜拉桥主要受力构件之一,是斜拉桥的生命线,相对于其他构件而言,斜拉索一旦出现严重病害,将会影响到桥梁的整体安全。
因此,斜拉桥从设计到施工再到使用阶段,对斜拉索采取了一定的防腐、减震措施,但还是会出现一些病害,主要病害为拉索振动、拉索腐蚀、拉索回缩、下锚头腐蚀。
1)拉索振动。
由于拉索长期暴露在自然环境中,受到风雨激励、涡流激振、参激振动和尾流驰振的作用,使得斜拉索会出现明显的振动。
斜拉索的振动会加剧锚具和斜拉索的疲劳破坏,也会是斜拉索的张力增大,从而使其丧失对结构的支撑作用2)拉索腐蚀。
探讨斜拉桥存在病害与监测技术摘要:随着我国现在桥梁技术的不断快速发展,为了掌握桥梁在各种工作环境下的结构行为与状态,并利用监测信息及时发现桥梁的异常或损伤,本文以斜拉桥为例,主要阐述了斜拉桥存在的病害,并分析了损伤引起结构状态变化的计算模拟,最后针对桥梁监测技术的适用性进行探讨,仅供参考。
关键词:斜拉桥,结构状态,计算模拟,监测技术Abstract: Along with our country now technology continuous bridge fast development, in order to master Bridges in various working conditions structure behavior and state, and use of monitoring information discovered in time the unusual or bridge damage, taking cable-stayed bridge as an example, expounds mainly the cable-stayed bridge existent diseases, and analyzed the damage of structure change status numerical simulations, finally, according to the applicability of the bridge monitor technology were discussed, is only for reference.Key Words: cable-stayed bridge, structure state, numerical simulations, monitoring technology随着我国近几年来桥梁技术的不断快速发展,很多大型复杂结构的健康监测技术引起了广泛的关注,建立桥梁健康监测系统的目的之一其实是为了获得对桥梁结构行为一状况的全面进行全面了解,如果发现早期有损伤,相关桥梁技术单位会及时进行处理,然而针对目前大量采用的监测方法与技术而言,有一些还是很难确定是否能够利用监测信息及时准确地诊断出结构的异常或损伤,。
斜拉索常见病害分析斜拉桥经过多年运营后拉索系统出现各种缺陷,造成拉索系统受力状态的严重退化,影响斜拉桥正常使用。
中资路桥通过对某斜拉桥拉索病害检测进行比较、分析,并根据相关试验结果,采用强度折减的锈蚀评级标准对拉索退化程度进行分析和评估。
国内某预应力混凝土斜拉桥,采用独塔单索面竖琴式布索,塔高160m,主跨430m,其中河跨230m,岸跨200m,塔梁墩固结。
该桥拉索护套采用氯磺化聚乙烯橡胶,钢丝采用镀锌高强钢丝,锚头采用冷铸锚。
由于该桥为我国早期建造的斜拉桥,其拉索防护体系还不完善,使得拉索钢丝在斜拉桥经过多年运营后产生了严重的腐蚀,特别是在斜拉桥承受各种荷载的情况下钢丝对应力腐蚀相当敏感,造成拉索承载能力过早地衰退,从而使该斜拉桥受力状态产生了严重退化。
中资路桥为了确保该斜拉桥的安全运营,必须对锈蚀所造成的拉索病害进行检测,并对检测结果进行评估。
1、拉索病害检测拉索病害通常分为两类:a.拉索护套病害,包括护套的开裂、凹坑、开裂等。
如果这些病害不是穿透性的,对拉索钢丝影响不大;b.当护套病害严重,甚至露丝时,就会发生拉索钢丝病害,包括钢丝镀锌氧化、钢丝锈蚀、钢丝锈断等。
针对上述两种病害,可以把拉索病害检测分为表观检测、深入检测两种。
1.1拉索病害表观检测由于钢丝位于拉索护套严密包裹中,因此拉索表观检测仅能对拉索护套外表进行检测。
其目的就是要找出拉索护套存在的各种病害,特别是拉索护套的破损处,因为它会造成拉索内部钢丝锈蚀,影响拉索承载能力。
拉索表观检测的步骤如下:1.安装调试拉索检测车;2.乘检测车对拉索进行检测,在发现拉索护套病害处,用油漆标记并进行拍照;3.记录拉索病害的位置和类型,并对病害尺寸进行测量;通过表观检测,发现该桥斜拉索存在以下病害:拉索护套橡胶表面存在刮痕(如下图);2.拉索护套橡胶出现凹坑,有的凹坑边缘存在破损(见图2);3.拉索护套翘皮(见下图);4.拉索护套橡胶开裂,开裂包括纵向开裂、横向开裂(见下图);5.拉索护套开裂处渗水。
1 .表现及典型特征混凝土表面存在水泥浆流挂、油污、花脸、锈迹、麻点等缺陷,严重影响混凝土外观质量。
2 .主要产生原因( 1 )成品混凝土表面末进行有效的覆盖防护;( 2 )上层混凝土施工时,布料不当引起混凝土拌合料溅落,或者模板止浆措施不到位引起水泥浆液沿模板底口或者拼缝下浸,导致下层混凝土表面被污染;( 3 )上层构件模板、钢筋工程施工,没采取防雨保护,模板表面油性隔离剂与钢筋表面浮锈随雨水下泄,造成下层混凝土表面被污染;( 4 )后续工序焊接与切割施工,焊渣与铁水溅落,灼伤混凝土表面形成麻点现象;( 5 )施工机具、设备漏油;( 6 )预埋外露铁件的防锈处理不到位,导致混凝土表面浮现锈迹;( 7 )施工作业人员质量意识差,责任心不强,在已完工的混凝土表面乱涂乱画等;( 8 )混凝土表面发生污染后,末及时进行处理。
3 .防治措施:( 1 )已完工混凝土表面及时地进行有效的覆盖、包裹等防护措施。
( 2 )合理设置浇筑平台及四侧围护,严格布料操作,防止混凝土拌合料溅落;选用合适模板止浆措施,避免水泥浆液渗漏;( 3 )模板、钢筋工程在雨天采取塑料布覆盖保护。
( 4 )焊接与切割施工,采用石棉布或者其他耐火性物质进行挡护,避免焊渣溅落至混凝土表面。
( 5 )加强施工设备、机具的维修与保养,设置有效的防漏油装置或者设施。
( 6 )预埋外露铁件或者施工暂时预埋铁件均按规范要求进行防锈涂装处理。
( 7 )加强施工作业人员成品保护的质量知识的培训与教育,落实质量责任制。
( 8 )加强成品混凝土检查,发现混凝土表面发生污染,及时采取适当的措施进行清理。
1 .表现及典型特征钢梁拼缝浮现溶池偏斜、延迟裂纹、接头脆化等焊缝缺陷。
2 .主要产生原因( 1 )焊接工艺的制订未能充分考虑现场作业环境对斜拉桥钢梁的结构特点、焊接要求的影响;( 2 )现场焊接作业未设置必要的防风、防雨、保温等措施;( 3 )施工技术交底不全面、细致,没有明确现场操作的具体焊接工艺要求;( 4 )操作人员质量意识差,责任心不强,过程监控不到位;3 .防治措施:( 1 )熟悉设计文件、钢结构焊接规范、规程的具体要求。
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析摘要:我国的斜拉桥起步较晚,1975年建成的跨径76m的四川云阳桥是国内第一座斜拉桥,80年代中后期是我国斜拉桥发展的鼎盛时期,至今为止建成或正在施工的斜拉桥共有100余座,其中跨径大于200m的有52座。
跨度超过400m的斜拉桥已达20座,居世界首位。
由于斜拉桥的成桥使用条件比较复杂且防护技术也不完善,因此,在斜拉桥运营若干年之后,桥体不可避免地会出现许多病害。
拉索是斜拉桥的主要受力构件,对斜拉结构桥梁的结构安全和实用寿命具有直接的重要影响。
然而,斜拉索从出现时起,就不可避免地受到腐蚀退化、振动疲劳衰减等各种不利因素的作用。
关键词:斜拉索;防护系统;主要病害;成因分析中图分类号: U448 文献标识码: A1.拉索病害及成因分析在斜拉桥设计、施工和使用过程中,尽管对斜拉索采取了各种防腐、减隔振措施,但由于方法、工艺、材料等不合理,使得斜拉索病害已成为制约斜拉桥使用寿命的关键性因素。
因此,分析斜拉索病害原因,在设计、施工和使用斜拉桥时给予足够的重视,并采取各种有效措施延长拉索的使用寿命。
1.1拉索腐蚀腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。
由于腐蚀过程是自发的,所以在斜拉桥整个寿命期内,拉索的腐蚀破坏将会始终存在。
①拉索腐蚀部位拉索钢丝腐蚀程度基本上取决于橡胶护套的破损程度,因为这是雨水或露水顺钢索流入或渗入护套内产生的结果,所以钢丝腐蚀有两个明显特点:腐蚀程度大体遵循“上轻下重”规律,即处于较高位置的钢丝腐蚀较轻,处于较低位置的钢丝腐蚀较重;腐蚀较严重的部位,往往是靠近护套破损的部位以及破损处以下的一段部位。
②拉索腐蚀成因拉索遭受腐蚀的原因,主要是因为防护系统老化而出现大量的微孔、裂纹或裂缝,从而不能有效地隔绝空气、水汽、水和腐蚀介质。
这些物质进入护套后,容易在钢丝表面形成水膜,使钢丝发生电化学腐蚀,水膜中溶解的腐蚀介质,如S02和橡胶挥发物,对锌层腐蚀还有明显加速作用。
斜拉桥拉索常见病害成因分析斜拉桥拉索常见病害成因分析摘要:在国内,斜拉桥以其跨越能力和独特的美观效果在近二十年内得到长足的发展和广泛的应用。
然而,由于斜拉桥结构体系的复杂性、材料本身的缺陷,施工技术、方法、质量问题,环境腐蚀,车辆超载及运营期养护管理不到位等因素,建成的斜拉桥的拉索出现了不同程度的病害。
本文归纳总结斜拉桥拉索的主要病害,并对病害的产生原因进行分析。
关键词:斜拉索病害成因分析1 引言斜拉索是斜拉桥的主要承重结构之一,其安全性直接影响到斜拉桥的安全。
然而由于拉索材料和技术上的问题,斜拉桥的耐久性没有得到应有的保证,这使得桥梁养护管理者不得不面对着大量的斜拉桥换索问题。
本文归纳总结了已有的斜拉索病害现象及其产生的原因。
2 拉索病害及原因分析斜拉桥的桥跨结构的重量和桥上承担的活荷载的绝大部分都是通过斜拉索传递到索塔上的。
无论是什么类型的斜拉桥均要求其斜拉索具备良好的抗疲劳性能、耐久性、抗腐蚀性和安全性。
斜拉索因其材料为钢材,故具有易腐蚀的特点。
此外,斜拉索在车辆荷载的反复作用下会产生疲劳,而风荷载引起的抖振、颤振以及因雨水顺索流动而形成的雨振等振动现象加大了斜拉索疲劳作用的影响,同时也破坏了斜拉索的防护体系,加速了斜拉索的锈蚀进程。
在对国内外多座斜拉桥拉索的病害资料进行收集、分析的基础上,对目前普遍使用的斜拉索进行分析,将其主要病害分为以下几类:2.1 拉索护套损伤在各种防护体系类型的斜拉索病害中几乎都出现了护套开裂问题。
常用的PE防护层损伤表现为横向开裂、纵向开裂、刮痕、断开、起皱,脱层、凹坑、翘皮等,拉索PE护套损伤原因主要有以下几点:(1)PE护套长期暴露在空气中,经受着紫外线的照射、雨水冲淋、有害气体的腐蚀和拉伸应力的作用。
其中,拉伸应力作用使得PE 防腐层的分子间产生间隙,紫外线的照射或有害溶剂渗透到间隙中会导致分子间的凝聚力降低,引起分子移动,其宏观表现为PE防护材料的老化和龟裂。
【工程分享】浅谈斜拉桥病害成因分析!一、斜拉桥病害与成因概述:斜拉桥按照主要承重构件可分为斜拉系统,索塔,主梁,下面对此逐条阐述。
1、斜拉系统病害斜拉桥主要受力部件之一的斜拉索,需要通过塔和梁的锚固系统的传力才能实现其功能,他们共同工作,任一构件失效,此部分即失效。
在此参照相关文献,把斜拉索和相应塔、梁上的锚固系统统称为斜拉系统。
斜拉索的病害主要表现:a.拉索回缩、拉索钢丝滑丝导致拉索索力退化。
此问题主要原因是锚固系统构造不当,施工误差,温度影响等。
b.拉索腐蚀。
产生原因为防护措施失效。
c.拉索振动。
斜拉索暴露在自然环境中,风、雨等激励下,斜拉索会表现处明显的振动,振动会增加斜拉索的张力、并加剧斜拉索和锚具的疲劳破坏,此外如果斜拉索的振动频率与主桥结构的基频接近,还会引起整体的振动耦合。
此类病害下文还会重点分析。
斜拉桥索梁、索塔锚固区,受力集中,结构复杂,在恒载、活载和其它荷载的作用下,其病害问题应引起高度重视。
锚固系统的病害主要表现:a.锚固装置疲劳。
斜拉索暴露在自然界中,在各种荷载的作用下,斜拉索索力值是一个变化值,由此引起锚固装置的疲劳损伤不可忽视,尤其是当锚固装置本身就有因焊接等原因的缺陷时更需重点注意。
b.锚头锈蚀。
主要表现为下锚头,由于长期处于潮湿环境造成。
2、索塔病害作用于斜拉桥主梁的恒载和活载通过拉索传递给索塔,因此索塔是通过拉索对主梁起弹性支承作用的重要构件。
作用在索塔上的力除索塔自身外,还有拉索索力的垂直分力引起的轴向力、拉索的水平分力引起的弯矩和剪力,此外,温度变化、日照温差、风荷载、地震力、混凝土收缩徐变等都对索塔内力产生影响。
索塔根据材料类型可分为钢筋混凝土和钢索塔。
对于最常见的钢筋混凝土索塔,在各种荷载作用下主要表现为拉索锚固区局部裂缝和塔根处的裂缝,形成原因主要是基本荷载和温度的影响。
在存在下横梁结构的桥塔中,可能还会出现横梁裂缝,这主要是因为桥塔刚度不可忽略。
3、主梁的病害对于常用的混凝土主梁,主要是梁体的裂缝。
斜拉索常见病害
全和实用寿命具有直接的重要影响。
然而,斜拉索从出现时起,就不可避免地受到腐蚀退化、振动疲劳衰减等各种不利因素的作用。
由于其布置于梁体外部,并长期处于高应力状态下,其截面尺寸又小,故斜拉索对腐蚀作用非常敏感,斜拉桥的实用安全性和耐久性在很大程度上取决于斜拉索的抗腐蚀能力。
从过去的实用现状可以发现,因斜拉索的锈蚀或脆断而不得不全部换索己成为大多数斜拉结构桥梁必须面临的问题。
1、斜拉索的病害在外观上首先表现为斜拉索PE护套开裂。
拉索PE护套开裂
2、斜拉索钢丝锈蚀是导致拉索承载力和剩余使用寿命降低的主要原因。
斜拉索钢丝锈蚀。
斜拉桥病害分析与监测斜拉桥,是一种结构优越的大型桥梁建筑。
它以向吊杆方向倾斜的主桥跨跨越河流或峡谷,由多条钢缆吊索牵引力支撑主桥悬吊在吊杆上方。
由于斜拉桥的受力特点,它能通过极少的支点来跨越宽广的河流和峡谷。
此外,斜拉桥外形美观,建设成本和维护成本较低,成为大型桥梁建设中受到欢迎的方案之一。
然而,随着时间的推移和使用条件的变化,斜拉桥也会出现不同程度的病害。
本文将从斜拉桥的病害分析和监测两个方面,探讨斜拉桥的维护和保养工作。
一、斜拉桥的病害分析1. 钢缆疲劳钢缆是斜拉桥重要的受力构件之一,一旦出现疲劳病害,将会对桥梁安全性产生非常大的影响。
由于斜拉桥经常处于极端气候和复杂地质条件下运行,钢缆经常受风荷载、自重荷载、温度变化、振动等多种因素的影响,导致钢缆产生应力、应变等变形。
当应力超出一定范围时,会产生钢缆疲劳,从而导致钢缆的剩余寿命缩短。
钢缆疲劳病害的表现主要是钢缆表面的裂纹和腐蚀。
2. 螺纹连接松动斜拉桥的螺纹连接件是由钢缆和主桥体组成的,当钢缆和主桥体之间伸缩移动时,连接件就会发生松动,导致组成斜拉桥的组件失去稳定性。
一旦出现螺纹连接松动的病害,需要及时检修和维修。
松动的螺纹连接件,可以通过拧紧和更换来解决。
3. 主桥体变形由于斜拉桥的行车道宽度较大,加之行车量较大,车辆质量也相对较大,因此,斜拉桥主桥体也很容易出现结构变形和位移病害。
主桥体的变形和位移可能会导致整个桥梁的稳定性降低,甚至可能威胁到桥梁的安全。
二、斜拉桥的监测斜拉桥是一种特殊的桥梁,它的特点是结构先进、受力特殊、技术难度大,因此,对斜拉桥的维护和保养工作也必须十分重视。
建立高效的斜拉桥监测系统,对斜拉桥的安全运行保驾护航。
1. 监测流程斜拉桥的监测流程主要包括三个环节:实时监测、数据处理和分析报告。
实时监测通过实时数据采集和传输,及时监测斜拉桥的变化情况;数据处理是将实时监测数据进行处理和分析,得出斜拉桥健康状况的分析结果;分析报告是将得出的分析结果写成系统的报告,提供决策支持。
斜拉桥拉索常见病害成因分析
摘要:在国内,斜拉桥以其跨越能力和独特的美观效果在近二十年内得到长足的发展和广泛的应用。
然而,由于斜拉桥结构体系的复杂性、材料本身的缺陷,施工技术、方法、质量问题,环境腐蚀,车辆超载及运营期养护管理不到位等因素,建成的斜拉桥的拉索出现了不同程度的病害。
本文归纳总结斜拉桥拉索的主要病害,并对病害的产生原因进行分析。
关键词:斜拉索病害成因分析
1 引言
斜拉索是斜拉桥的主要承重结构之一,其安全性直接影响到斜拉桥的安全。
然而由于拉索材料和技术上的问题,斜拉桥的耐久性没有得到应有的保证,这使得桥梁养护管理者不得不面对着大量的斜拉桥换索问题。
本文归纳总结了已有的斜拉索病害现象及其产生的原因。
2 拉索病害及原因分析
斜拉桥的桥跨结构的重量和桥上承担的活荷载的绝大部分都是通过斜拉索传递到索塔上的。
无论是什么类型的斜拉桥均要求其斜拉索具备良好的抗疲劳性能、耐久性、抗腐蚀性和安全性。
斜拉索因其材料为钢材,故具有易腐蚀的特点。
此外,斜拉索在车辆荷载的反复作用下会产生疲劳,而风荷载引起的抖振、颤振以及因雨水顺索流动而形成的雨振等振动现象加大了斜拉索疲劳作用的影响,同时也破坏了斜拉索的防护体系,加速了斜拉索的锈蚀进程。
在对国内外多座斜拉桥拉索的病害资料进行收集、分析的基础上,对目前普遍使用的斜拉索进行分析,将其主要病害分为以下几类:
2.1 拉索护套损伤
在各种防护体系类型的斜拉索病害中几乎都出现了护套开裂问题。
常用的PE防护层损伤表现为横向开裂、纵向开裂、刮痕、断开、起皱,脱层、凹坑、翘皮等,拉索PE护套损伤原因主要有以下几点:
(1)PE护套长期暴露在空气中,经受着紫外线的照射、雨水冲淋、有害气体的腐蚀和拉伸应力的作用。
其中,拉伸应力作用使得PE防腐层的分子间产生间隙,紫外线的照射或有害溶剂渗透到间隙中会导致分子间的凝聚力降低,引起分子移动,其宏观表现为PE防护材料的老化和龟裂。
很多护套的开裂都是从索的迎光面开始的。
此外,不同的PE粒子材料,其耐环境应力开裂的性能差异较大。
而受种种因素的影响,国内许多工程拉索所用的PE材料的耐环境应力开裂的性能指标不满足要求,护套在短期使用后便会产生开裂现象。
(2)索体是在无应力状态下成索的,当索体工作时,护套随着钢丝伸长而始终处于高应力状态下,在许多工况下还存在着交变拉应力。
因此,长期在高应力状态下工作,PE的分子与分子的结合力逐渐下降,因而导致PE的耐环境开裂性能降低,造成PE提前开裂。
(3)在活载的作用下,拉索承受的荷载不同,其内力不断变化,钢索伸长量也是往复变化的,这种往复变化将使得PE材料出现疲劳、开裂,破坏防护系统的整体性。
(4)施工时对索体的保护措施普遍不够,施工过程中索体的损伤时有发生。
拉索安装过程中,由于拉索与孔道的方向很难对准,从而导致拉索在进入孔道的过程中会经常出现违规操作。
如有时会出现牵引机拉住拉索一头强行向孔道中输送,这个过程中PE护套和导管很容易发生摩擦,导管的尖锐处就很有可能会划伤了PE护套,从而在这里形成防腐体系的薄弱层。
有时甚至会出现牵引机直接拉住拉索PE护套的情况。
拉索施工时对PE护套造成的刻痕和划伤,将会导致拉索在运营后不久就开裂。
斜拉索PE护套开裂往往是各种因素单独作用或综合作用的结果,需要结合具体情况进行分析。
2.2 拉索钢丝腐蚀
腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。
拉索的腐蚀在斜拉桥全寿命期内始终存在。
斜拉索的腐蚀主要分为以下几种:
(1)点腐蚀。
点蚀主要发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。
表现为外层钢丝束表面可见凹凸不平的点腐蚀凹坑,大小深浅不一,形状各异。
点腐蚀是线缆钢丝最容易出现的一种腐蚀形式。
(2)应力腐蚀。
金属或合金在拉应力(或内应力)和腐蚀介质共同作用下的加速腐蚀。
应力腐蚀的特征是形成腐蚀—机械裂纹。
由于应力腐蚀引起断裂称为应力腐蚀断裂。
微裂纹一旦形成,其扩展速度很快,且破坏前没有明显的预兆,所以应力腐蚀是所有腐蚀类型中破坏性和危害性最大的一种。
腐蚀介质、应力大小、溶液温度等对产生应力腐蚀有极大的影响,只有在一定的合金材料、环境、应力组合情况下才能发生应力腐蚀断裂。
(3)腐蚀疲劳。
在反复变化的应力作用下,拉索平均应力远低于屈服应力时所发生的破坏是疲劳破坏。
金属构件在重复的交变应力与腐蚀介质共同作用下的断裂称为腐蚀疲劳断裂。
应力腐蚀是普遍存在的,腐蚀疲劳可认为是其中的一个特例。
在应力高峰及局部塑变区、缺陷和微裂处,腐蚀介质的存在,加速裂纹的扩展。
腐蚀疲劳的特征之一是材料抗疲劳性能的降低。
在相同的应力水平下,腐蚀
疲劳寿命远较一般疲劳寿命短。
(4)微动磨蚀。
有氧化腐蚀现象的微动磨损叫做微动磨蚀。
摩擦表面间的法向压力使表面上的微凸体黏着。
黏合点被小振幅振动剪断,形成磨屑,磨屑接着被氧化。
被氧化的磨屑在磨损过程中起着磨粒的作用,使摩擦表面形成麻点或伤疤,这是产生是应力集中的根源。
2.3 拉索锚固系统疲劳损伤
锚具因其构造特征,水分易进难出,容易被侵蚀,且锚具的布置不易于检测,出现了问题一般难以被及时发现。
锚杯的构造使得水汽易进难出,容易引起斜拉索的锈蚀。
锚具的锈蚀会导致锚端部位斜拉索的腐蚀。
斜拉索在锚具连接筒的末端因荷载作用下的变形以及斜拉索自身的振动等常承受反复的弯折作用,疲劳作用明显。
2.4 拉索振动
斜拉索在风、雨作用下,或是在桥面、桥塔的振动作用下,或是在上述因素的共同作用下,会发生各种不同机制的振动。
有的振动虽然振幅不大,但经常发生;有的振动虽然发生频率不高,但振幅较大。
斜拉索振动导致索端接头部位疲劳,在索锚结合处易产生疲劳裂纹,破坏索的防腐系统,严重的造成拉索失效。
目前探索出的斜拉索的振动机制主要有涡激共振、尾流驰振、雨振、抖振以及参数共振等五大主要类型。
斜拉索的使用寿命与拉索的振动有密切关系。
拉索长时间大幅振动不仅使组成拉索的单根钢丝及锚固端产生反复应力变化导致其疲劳断裂,并破坏拉索的防护装置而加快拉索的锈蚀,而且由于拉索中的钢丝相互交叠,两个接触面产生小振幅相对滑动时,即有可能发生微动损伤。
其损伤的方式可能是微动磨损、微动腐蚀、微动疲劳,斜拉索所用的高强钢丝对微动损伤十分敏感,也会使拉索的疲劳寿命下降。
2.5 拉索松弛
由于松弛,拉索无法维持原有的应力水平,使防护体系的各个部分趋向于独立变化。
防护体系的各部分(聚乙烯套管、水泥砂浆、钢管等)由于无法变形一致,从而在套管内和混凝土外表面之间产生一系列的缝隙,在在管内混凝土收缩影响下,会发展成常规裂缝,盐分和其它化学物质就能乘虚而入,侵蚀钢丝。
3 小结
在斜拉桥的设计、施工过程中,尽管对斜拉索采取了各种防腐、减振措施,但由于方法、材料、工艺等不合理,使得斜拉索的病害成为制约斜拉桥使用寿命的关键因素,了解掌握其常见病害及成因,对症下药,采取合理的设计、施工和
后期养护措施,具有重要意义。
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