淺談斜拉索使用壽命

1、淺談斜拉索使用壽命摘 要國(guó)內(nèi)外知名橋梁拉索破斷壽命據(jù)統(tǒng)計(jì)在2-16年，很少超過(guò)20年，平均為橋梁服役壽命的1/10左右。隨著橋梁拉索技術(shù)的改進(jìn)，有望增加其平均壽命。而統(tǒng)計(jì)表明橋梁拉索的破斷壽命是分散的、不確定的、無(wú)定向定量規(guī)律的，本文將從斜拉索的布置方式、傾角作為受力切入點(diǎn)，探索斜拉索及其系統(tǒng)的損壞。關(guān)鍵詞斜拉橋 斜拉索系統(tǒng) 使用壽命目錄一、拉索布置11.輻射形12.扇形13.豎琴式1二、斜纜的傾角1三、影響斜拉索系統(tǒng)使用壽命主要原因11. 腐蝕12. 振動(dòng)影響13. 疲勞影響14. 安裝與養(yǎng)護(hù)不當(dāng)25. 拉索松弛影響26. 意外事故2四、換索兩大原因2五、斜拉索索力的調(diào)整與更換2參考文獻(xiàn)2一

2、、拉索布置1.輻射形拉索傾角大，傳遞豎向荷載的效率高，而且張力水平分力也比較小，可以減輕主梁的軸向壓力。缺點(diǎn)是塔頂錨固過(guò)于集中，構(gòu)造處理也非常困難，因此，除拉索數(shù)量不多的小跨斜拉橋以外很少采用。2.扇形拉索在索塔錨固分散到一定高度范圍，其分布范圍由錨固構(gòu)造要求確定，一般兩個(gè)錨固點(diǎn)的間距為3-4m左右。這種布置方式索力傳遞接近于最合理，構(gòu)造也能滿足施工要求，是斜拉橋普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式。3.豎琴式拉索布置是平行布置拉索的結(jié)構(gòu)體系，最大特點(diǎn)是避免拉索之間相互交叉的視覺效應(yīng)，拉索長(zhǎng)度變化有韻律，景觀效果好。而且對(duì)主梁的軸向變形約束剛度大。缺點(diǎn)是豎向的傳力效果比較差。當(dāng)拉索布置對(duì)斜拉橋經(jīng)濟(jì)性影響不大

3、時(shí)或者從景觀需要考慮，實(shí)際可采用豎琴形的拉索布置形式。二、斜纜的傾角 如圖一所示，假設(shè)塔高h(yuǎn)及主跨的水平力H為不變的常數(shù)，錨索傾角及邊跨跨度L1為可變數(shù)。拉索軸力Nc與截面積Ac與cos成反比。斜纜長(zhǎng)度Lc與sin成反比，斜纜的體積（或重量）為其截面積與長(zhǎng)度之積。圖1斜纜的傾角三、影響斜拉索系統(tǒng)使用壽命主要原因1. 腐蝕：腐蝕是斜拉索損壞的主要原因。引起斜拉索腐蝕的常見因素有：氧化、水、電化電位（氫離子、三氧化硫、二氧化氮）、持續(xù)作用于斜拉索的拉應(yīng)力等，這些因素都會(huì)引起鋼材腐蝕，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂縫和氧化斷裂。2. 振動(dòng)影響：斜拉橋在車輛、風(fēng)荷載作用下容易產(chǎn)生振動(dòng)。尤其是長(zhǎng)斜拉索，風(fēng)致振動(dòng)的幅度更

4、大，次數(shù)更多。這樣的振動(dòng)會(huì)加劇應(yīng)力幅值的變化，產(chǎn)生局部附加應(yīng)力，導(dǎo)致斷絲等。3. 疲勞影響：腐蝕以后的高強(qiáng)鋼絲與荷載應(yīng)力、環(huán)境因素疊加，會(huì)使其抗疲勞性能顯著降低。4. 安裝與養(yǎng)護(hù)不當(dāng)：安裝時(shí)斜拉索拉力誤差（過(guò)大）、不注意防銹、疏于養(yǎng)護(hù)都會(huì)加劇斜拉索的損壞。在制造運(yùn)輸過(guò)程中的意外刻傷也會(huì)導(dǎo)致其鋼絲應(yīng)力集中，使其抗疲勞能力下降。5. 拉索松弛影響：由于拉索松弛伸長(zhǎng)，拉索無(wú)法維持原有的長(zhǎng)度和應(yīng)力，而拉索防護(hù)體系又無(wú)法適應(yīng)拉索的大延伸量，加之防護(hù)體系各部分更是無(wú)法變形一致，從而使防護(hù)體系出現(xiàn)裂縫，鹽分和其他化學(xué)物質(zhì)就能趁虛而入，侵蝕鋼絲。6. 意外事故：橋上發(fā)生火災(zāi)或爆炸等高溫引起斜拉索燒傷，鋼絲退火，使其力學(xué)性能降低。交通事故中失控車輛沖撞斜拉索使斜拉索斷絲或折壞。四、換索兩大原因1. 斜拉索的銹蝕2. 斜拉索索力超限五、斜拉索索力的調(diào)整與更換1. 應(yīng)根據(jù)對(duì)索力及橋面標(biāo)高的定期檢查及檢測(cè)結(jié)果，對(duì)已超過(guò)設(shè)計(jì)限值的斜拉索進(jìn)行索力調(diào)整。2. 應(yīng)根據(jù)對(duì)鋼索、錨具的損壞、檢查及評(píng)估結(jié)果，對(duì)已超過(guò)安全限值的斜拉索進(jìn)行索力調(diào)整。參考文獻(xiàn)1 周孟波.劉自明.王邦楣.斜拉橋手冊(cè).人民交