缆索承重体系桥病害理论研究

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1、缆索承重体系桥病害理论研究　　【摘要】文章主要对缆索承重体系桥梁的病害逐一研究，分析出了斜拉桥病害、悬索桥病害锚具、索体之间的过渡段和锚锭病害对缆索承重体系的影响。【关键词】缆索；桥梁；斜拉桥；悬索桥前言桥梁是我国现代化建设的重要基础设施。当前世界桥梁界都把目光聚焦在中国，目前中国的桥梁建设规模、技术水平、特别是大跨径桥梁的建设水平已跃居世界前列，我国目前大量桥梁已经存在损伤，如不加以控制，将会对人民的生命财产造成严重损伤。悬索桥与斜拉桥的吊索、主缆等锈蚀问题是目前我国桥梁界普遍存在的病害形式，已经

2、造成重大的经济损失与多起安全事故，加大吊索、主缆等钢构件的防护、检测与养护技术研究具有很重要的意义。1、悬索桥病害6悬索桥具有很长的历史，因为很早以前人们就想到了用悬索来固定桥梁，有“亚洲第一吊桥”之称的重庆嘉陵江朝阳大桥，由于长年受到超载车辆大量通行的影响，目前已经成为一座病害严重的大桥。重庆嘉陵江朝阳大桥始建于1969年，大桥全长233.2米，主跨度186米，是当时海内外同类型钢索吊桥中跨度最大的吊桥之一，时称“亚洲第一吊桥”。随着通过朝阳大桥的车辆日渐增加，由过去的日均1000多辆增加到近万辆

3、。2002年10月，大桥锚锭板出现裂缝，2003年12月23日，朝阳大桥再次出现险情，大桥主缆与吊绳结合处防护包层拉裂，锚锭板裂缝进一步加大，吊桥塔柱也出现了新裂纹，经重庆市桥梁专家现场“会诊”，认为超载车辆已经严重威胁着朝阳大桥的安全，大桥“病害”情况严重。1.1悬索桥的组成悬索桥是以悬索为主要承重结构的桥。悬索桥又称吊桥，是最简单的一种索结构。其特点是桥梁的主要承载结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索、加劲梁和锚碇结构组成。现代悬索桥一般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等主要部分

4、组成。（1）桥塔。桥塔是悬索桥最重要的构件。桥塔的高度主要由桥面标高和主缆索的垂跨比f/L确定，通常垂跨比f/L为1/9～1/12。大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢筋混凝土结构。其结构形式可分为桁架式、刚架式和混合式三种。刚架式桥塔通常采用箱形截面。（2）锚碇。锚碇是主缆索的锚固构造。主缆索中的拉力通过锚碇传至基础。通常采用的锚碇有两种形式：重力式和隧洞式。6（3）主缆索。主缆索是悬索桥的主要承重构件，可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆，大跨度吊桥的主缆索多采用后者。（4）吊索。吊索也称吊杆，是将加

5、劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索，其上端通过索夹与主缆索相连，下端与加劲梁连接。吊索与主缆索联结有两种方式：鞍挂式和销接式。吊索与加劲梁联结也有两种方式：锚固式和销接固定式。（5）加劲梁。加劲梁是承受风载和其他横向水平力的主要构件。大跨度悬索桥的加劲梁均为钢结构，通常采用桁架梁和箱形梁。预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下的悬索桥，大多采用箱形梁。（6）索鞍。索鞍是支承主缆的重要构件。索鞍可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。塔顶索鞍设置在桥塔顶部

6、，将主缆索荷载传至塔上；锚固索鞍（亦称散索鞍），设置在锚碇的支架处，把主缆索的钢丝绳束在水平及竖直方向分散开来，并将其引入各自的锚固位置。1.2悬索桥缆索系统的病害（1）锚具与索体之间的区域锚具和索体都是是采用冷铸填料进行联接，在索体和锚具之间有一块过度区域，它是索体疲劳破坏的关键部位，这个区域很容易发生腐蚀现象，进而使缠丝6破坏，导致主缆损伤。（2）吊索现在悬索桥吊索的材料一般采用钢丝绳，吊杆是由圆钢材料制造，吊杆两端需要加工出单线螺纹，在恶劣的环境下，容易生锈、腐蚀、直至断裂，国内有很多桥梁的钢

7、丝缆索生锈腐蚀、最后断裂失效的实例。（3）锚锭从技术层面上来说，悬索桥的锚旋由于结构复杂、施工过程结构体系转换多、临时荷载大而随机性强以及施工周期长等原因，作为悬索桥梁一种最常见的病害形式2、斜拉桥病害斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥在大跨径桥梁的数量上，日本和中国走在了世界前列。特别是中国，在近期内取得的成就令世人瞩目。斜拉桥采用斜拉索来支撑主梁，使主梁变成多跨支撑连续梁，从而降低主梁高度、增大跨度。斜拉桥属于自锚结构体系，斜拉索对桥跨结构的主梁产生

8、有利的压力，改善了主梁的受力状态。斜拉桥主要结构是由主梁、索塔和拉索三种构件组成。2.1病害6目前的斜拉桥结构，除了受重力引起轴力外，还必须考虑通过桥面系所受到的竖向荷载和水平荷载，总体上来说，斜拉桥索塔不仅承受巨大的轴向压力，还要承受剪切力和弯矩作用。城市大气和工业大气对索塔也有一定的危害作用，当大气中的湿度和环境温度的增大，这样会加快钢筋的腐蚀。近些年来斜拉桥在国内外得到了迅速发展，不但修建数量急剧增加，跨度不断增大，而且根据建桥地点的环境和自然条件，斜拉桥的类型