斜拉索主要病害分析及其养护维修策略.pdf

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1、斜拉索主要病害分析及其养护维修策略197张国林I李辉2黄侨3(1．苏州市交通设计研究院有限责任公司苏州215007；2．哈尔滨工业大学桥梁工程研究所哈尔滨150090；3．东南大学桥梁与隧道工程研究所南京210096)摘要：在我国，斜拉桥以其跨越能力和独特的美观效果在近20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本身的复杂性、材料本身的缺陷，施工技术与方法、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，使得已建成的斜拉桥的拉索或多或少地出现各种病害。这不仅影响了桥梁的使用性能争正常运营，甚至会降低桥梁主体结构安全余地，给桥梁带来安全性方面的隐患和耐久

2、性方面的缺陷。本文先对我国现有的斜拉桥拉索病害情况进行较详细的调查分析，归纳总结我国斜拉桥拉索的使用现状及主要病害如PE护套开裂，索丝腐蚀断裂，锚具腐蚀、疲劳开裂等，并对病害的产生原因进行分析。在此基础上，提出相应的包括设计、建设中的建议，运营和管理阶段的养护维修策略和措施。关键词：斜拉索病害机理养护维修l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。zo世纪90年代以来，我国修建了数以百计的斜拉桥，这些桥梁为我国的经济发展起到了重要作用。然而，由于我国拉索的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，直接影响到斜拉桥的安全。这使得桥梁养护管理

3、者不得不面对着大量的斜拉桥换索问题。本文旨在对我国的斜拉桥拉索病害情况进行较详细的调查研究，归纳分类了已有的斜拉索病害现象及产生的原因。表i给出调研得到的我国一些斜拉桥拉索病害的实际情况。部分国内桥梁斜拉索病害调查表1桥名建成时间桥型拉索防护类型病害现象拉索保护层多处开裂、严重处内部钢筋部分锈蚀、车辆上海新五桥1975矩双塔双索面竖琴式斜拉桥沥青玛蹄脂、水泥砂浆过桥时振动幅度很大红水河铁1981年双塔嘎琴型塔粱固结、塔防腐涂料、玻璃丝布、金路斜拉桥墩分离混凝土斜拉桥属套管护罩拉索护套有深度裂纹、锚端积有大量的锈水济南黄河1982年双塔双索面混凝土斜拉桥铝制套管压水泥浆部分拉索的

4、套管腐蚀、胀裂；不饱满、钢丝裸露，钢丝表大桥面镀锌层已不存在’钢丝不同程度锈蚀镀锌高强钢丝、水泥浆广州海印1988焦双塔单索面混凝土斜拉桥压浆层、黑色聚乙烯套管，9号索断索、15号索松弛，部分拉索钢丝锈蚀严重，拉大桥索塔端压灌的水泥浆不饱满、不硬化环氧玻璃钢广东九江普通预应力钢丝、热挤70％拉索PE护套不同程度损坏，钢丝严重锈蚀；个别大桥1988年独塔双索面混凝土斜拉桥LDPE护套PE护套中有水流出，两端锚头锈蚀严重斜拉索主要病害分析及其养护维修策略加j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

5、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，极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，在管内混凝土收缩影响下，会发展成常规裂缝，盐分和其他化学物质就能乘虚而人，侵蚀钢丝。3斜拉索养护维修3．1护套开裂修补PE护套在正常情况下具有一定的硬

6、度和表面强度，但与钢材等相比则小得多，在制造、运输、施工中须特别注意保护。对于小面积的划伤，深度在3mm以下时，可以用专用焊枪用相同的HDPE原料覆盖并焊接在损坏处再用电磨机进行表面处理，恢复表面平整。对于比较深、范围较大的损坏，宜采用加热套管进行恢复。3．2锚固端防护措施1)锚固部位外露锚具防护在锚固结构的锚板上设置法兰连接垫板并进行必要的防锈处理，周边用密封胶密封；清除锚具外露部分的表面污染和锈蚀后均匀涂刷一层锚具专用长效防护油脂；在法兰垫板表面沟槽内安装密封圈，打上密封胶后安装不锈钢护罩；护罩用合格的不锈钢材料加工制造，护罩能全部罩住斜拉索锚具，并与其他密封措施配合形成密

7、封区间。2)锚管内聚氨酯发泡填充近年来使用封闭性聚氨酯发泡填充在斜拉索与锚管的间隙内，防止水分和污染物进入斜拉索护筒管内。3)梁端拉索导管出口处不锈钢防雨罩结构为了防止雨水顺斜拉索索体流入锚管内，避免斜拉索索体与锚管口摩擦伤损，同时使过渡连接部位美观，锚端防护专门设置了不锈钢防雨罩结构。3．3斜拉索振动控制斜拉索振动必须满足两个条件：其一是频率吻合；其二是外界提供充足的能量。只有外界产生的激励力提供的能量大于拉索振动所需要的初始势能，并满足拉索在振动过程中拉索自身结构阻尼所消耗的能量时才能产