斜拉桥拉索主要病害成因与预防措施综述
斜拉桥拉索主要病害成因与预防措施综
述
摘要：拉索是斜拉桥结构中重要的构件，在长期运营的过程不可避免存在病
害情况。拉索护套破裂导致直接导致病害的产生，在交变荷载作用及各种环境因
素影响下，拉索病害程度不断发展，最终可能造成拉索的严重损伤甚至断裂，严
重影响斜拉桥结构的安全，为此，本文从拉索病害的机理出发，结合国内外学者
的研究情况作出综合评价，并总结出拉索病害预防的措施，以为今后的相关研究
和工程应用提供一些参考价值。
关键词：拉索病害；损伤机理；应力腐蚀；疲劳腐蚀；
中图分类号：文献标志码：A 文章编号：
0.引言
斜拉桥跨越能力大、造型宏伟美观，往往成为一地的标志性建筑，但是近些
年来，斜拉桥问题多发，甚至出现严重的安全事故，而事故的起因通常源自于拉
索病害。拉索作为斜拉桥主要受力构件，负责承载桥梁的重量，因此长期处于高
应力状态，在交变荷载作用及各种环境因素影响下，易出现损伤问题，对斜拉桥
结构的正常使用和安全运营都有着重大影响。因此对斜拉桥拉索病害及机理进行
分析，采取合理的防治措施以保证结构的安全十分必要。
1.斜拉索主要病害及成因
斜拉索通常主要由高强钢丝束（钢绞线）与外部保护体系组成，长期处于跨
越江河海湾的地理位置，暴露在潮湿的空气中，极易产生病害严重影响拉索性能。其中腐蚀是拉索病害的主要原因。斜拉索通常是采用 HDPE护套对斜拉索内的预
应力钢丝进行防腐，但随着时间推移，拉索依旧出现腐蚀情况，导致钢丝断裂甚
至拉索断裂，严重影响桥梁结构的安全。
斜拉索高强钢丝在拉索保护体系被破坏后便开始腐蚀，斜拉索的腐蚀主要是
材料中的钢材与周围介质发生化学作用，从而引起钢材腐蚀。拉索的腐蚀主要包
括应力腐蚀、疲劳腐蚀，应力腐蚀主要指金属构件在拉应力和腐蚀条件耦合作用
下的加速腐蚀，斜拉索高强钢丝在应力腐蚀下，一旦形成微裂纹，裂纹便会迅速
发展，断裂前没有明显的预兆，所以应力腐蚀是所有腐蚀类型中破坏最严重的一种。疲劳腐蚀是疲劳荷载作用下发生的腐蚀，疲劳荷载与腐蚀耦合导致拉索的疲
劳寿命急剧下降。点蚀是疲劳腐蚀的起始区，加速了疲劳裂纹扩展和疲劳应力集
中在断裂带中的疲劳断裂[[1]]。
2.斜拉索病害机理
周健鸿[[2]]认为复杂的外界环境侵蚀下，斜拉索的外层HDPE护套极易发生破损、开裂，导致钢丝直接暴露在大气环境中，在腐蚀介质和紫外线的耦合作用下，而且索体的高应力也会加剧HDPE护套的破损，从而导致腐蚀介质进入索体与内
部钢丝接触发生电化反应，使得钢丝腐蚀并造成钢丝力学性能损伤将会加剧钢丝
的腐蚀。
王宇[[3]]总结分析了影响斜拉桥拉索长期性能的服役环境与荷载因素，认为
桥梁拉索的长期性能影响因素主要分为大气环境腐蚀以及荷载作用。拉索防护系
统在环境和荷载耦合作用下出现病害后,其防护性能会下降甚至失效,大气腐蚀环
境中的硫酸根离子、氯离子、灰尘颗粒等作为腐蚀因子侵入扩散进拉索索体内,
导致拉索在荷载和腐蚀环境耦合作用下发生腐蚀损伤。大气环境中的空气相对湿度、腐蚀因子浓度、PH值、温度都是影响拉索腐蚀损伤速率的重要因素。此时由
于斜拉桥拉索处于高应力状态和疲劳应力状态，点腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲
劳等对缆索系统往往产生致命的影响，从而影响桥梁结构的耐久性，降低桥梁结
构的使用寿命。
李涛[[4]]等人通过开展室内盐雾加速腐蚀实验，研究分析了各种应力状态下
腐蚀钢丝的腐蚀失重量及弹性模量、抗拉强度等力学性能的变化，拉索的腐蚀疲
劳损伤主要是由于钢丝腐蚀在钢丝表面形成蚀坑，进而导致应力集中现象，加之
氢致开裂，导致裂纹的出现并不断萌生、发展，最终导致钢丝疲劳断裂。
王芊凌[[5]]对斜拉桥拉索锚固系统组成构件的病害和内部镀锌钢丝的腐蚀损
伤机理进行了总结分析，由于拉索锚固区通常承受着较大的集中荷载和移动荷载，且应力分布不均匀，在服役环境的长期影响下,斜拉索防护系统存在锚固罩开裂
和密封胶圈老化等病害,从而导致外界侵蚀性腐蚀因子渗入拉索锚固系统,导致内
部钢丝腐蚀、锈蚀、断丝,加之斜拉索在服役期间承受环境腐蚀与疲劳荷载的耦
合作用,从而加剧了锚固系统腐蚀损伤过程,降低了锚固系统的可靠性。
3.斜拉索病害防治措施
斜拉索病害防治主要从拉索保护体系出发，罗会来[[6]]等针对彩虹大桥系杆
PE护套的典型病害提出了针对性的修复方法。在动荷载作用下系杆反复出现拉
( 压) 应力变化，HDPE护套也应具备一定的抗拉( 抗压)强度，才能不至于在应
力作用下破坏，选用HM106聚硫密封剂系杆PE护套裂缝修补材料，能够有效的
对PE护套裂缝进行修复，延长拉索使用寿命。
刘山洪[[7]]认为设置HDPE外层护套的遮阳系统，从而避免了阳光的直接照射，减少温差引起HDPE管的温度应力。将遮阳网支撑在 HDPE 外层护套上，确保遮
阳网与遮阳薄膜之间留有一定的空隙，就能使热量有效地散发出去，让遮阳网发
挥更好效果。由于遮阳系统成本低，耗费更换工时少，采用每年定期更换遮阳系
统的方法，极大地降低了拉索的维护成本。
常彬彬[[8]]认为拉索振动引起的弯曲应力会明显降低钢丝的预期疲劳寿命。
索振达到一定的次数后，锚固区的钢丝就会由于疲劳和损伤而断裂。因此，拉索
的振动控制是预防拉索病害的关键，采用适当的机械阻尼器对抑制拉索的风致振
动有较好的效果，同时结合橡胶阻尼器的使用，可以有效抑制斜拉索的风雨振现象，同时还可获得较好的美观效果。
4.结论
斜拉索的病害原因复杂多样，主要包括环境因素与疲劳荷载作用。斜拉索运营期受雨水、空气等自然环境因素发生锈蚀而损伤，在高应力状态下发生应力腐蚀，减小拉索的有效面积，同时在交通荷载、风载的作用下发生疲劳腐蚀，产生疲劳裂纹并逐渐发展最终导致钢丝断裂甚至断索。此外斜拉索在设计使用初期也可能已经存在一定的损伤，如护套存在裂纹、拉索张拉损伤等都会造成拉索初始病害的出现。
斜拉索病害的防治主要从拉索护套的材料的优化与修补为主，通过改变拉索护套的材料和修补护套可以减少拉索与腐蚀因子的接触，也可以采用外部遮阳系统减缓护套的老化，同时可以通过采用减震装置减少拉索结构的振动，从而减少疲劳荷载作用，延长拉索疲劳寿命。
参考文献（Reference）
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[4]李涛. 交变应力与环境耦合作用下拉索腐蚀疲劳损伤机理研究[D].重庆交通大学,2015.
[5]王芊凌. 服役环境下桥梁拉索锚固系统腐蚀损伤机理试验研究[D].重庆交通大学,2023.
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[7]刘山洪.斜拉索HDPE防护套的损伤机理及预防对策研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2013,32(S1):888-893.
[8]常彬彬. 斜拉桥拉索损伤机理及预防构造措施研究[D].重庆交通大学,2008.
斜拉桥拉索外观病害检测识别及养护技术应用研究
斜拉桥拉索外观病害检测识别及养护技术应用研究 作者：毛月魏亚辉韩锐 来源：《西部交通科技》2020年第09期
摘要：文章以南京长江三桥为工程案例，进行了斜拉桥拉索病害检测识别及养护成套技术应用研究。利用爬索机器人，结合图像识别技术，对斜拉索病害进行分类统计。检测成果显示，斜拉索PE护套总体状况较好，反映出的内部拉索状态良好，PE护套大部分病害为耐久性病害。同时，给出了PE护套耐久性病害处置措施和养护维修措施。 关键词：南京长江三桥;斜拉索;检测识别;养护 0 引言
斜拉索是斜拉桥关键受力构件，是桥梁的生命线。斜拉索常年暴露在风雨、潮湿和污染空气的自然环境中，尤其是跨江、跨河、跨海湾的特大桥，拉索主要材料为钢材，若防护不当，极易使得钢丝受到腐蚀，进而造成索力降低，影响全桥力学性能[1]。 2016年，某主桥跨径为（140+322+140）m的双塔斜拉桥应用爬索机器人进行外观检测，检测结果为PE护套管主要病害以外表污垢、老化微裂缝为主，病害及破损状况程度普遍轻微，表明PE套管完整性良好，拉索腐蚀可能性较小[2]。2017年，某独塔斜拉桥（主跨为232 m，斜拉索服役19年）进行了拉索检测养护，该桥斜拉索PE护套出现以环状开裂或断裂为主的病害，表明该桥护套材料性能已严重劣化失效，PE护套老化开裂不同程度上影响斜拉索的钢丝腐蚀，未老化的PE护套内的钢丝未受到腐蚀[3]。2018年沈阳公和桥[该桥为独塔斜拉桥，跨径为（114+120）m，斜拉索服役15年]进行了斜拉索检修评估，该桥部分斜拉索PE护套存在局部蜂窝和开裂，斜拉索内部钢丝表面存在锈蚀，但尚不影响结构安全，无须换索[4]。 现有资料表明[1，3，4]，我国绝大部分斜拉索正常使用寿命低于20年，不足全桥设计寿命的1/10，即使是日本开发的新型斜拉索材料，寿命也只能维持25～30年。斜拉索外观质量直接影响钢丝断面腐蚀率，影响拉索性能和寿命，而现今关于大跨径斜拉桥拉索外观病害检测识别及养护技术的文献偏少，多以200 m以内跨径的斜拉桥拉索病害检测识别和养护应用研究为主，因此有必要开展大跨斜拉桥拉索外观病害检测识别及养护技术应用研究，以应对拉索病害发展带来的桥梁结构损伤。 1 工程背景 南京长江三桥主桥为跨径648 m的双塔双索面钢塔钢箱梁斜拉桥，主桥跨径布置图见图1。工程于2005-10-07建成通车，斜拉索已服役超过10年。 南京长江三桥主桥共布置168根斜拉索，斜拉索规格分别为PES7-241、PES7-223、PES7-187、PES7-151、PES7-127、PES7-109等6种。斜拉索采用内外两层聚乙烯护套作为防护，其中外层为彩色聚乙烯护套，内层为黑色聚乙烯护套，镀锌钢丝外为缠绕细钢丝或纤维增强聚酯带，南京长江单桥的钢丝排列及防护如图2所示。 2 检查方法 对南京长江第三大桥全桥共计168根斜拉索PE护套管采用HXT-1爬索机器人进行全面外观检测，通过图像识别技术，完成病害种类、位置等信息确定。
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 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： A 1.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
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。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。
斜拉桥拉索主要病害成因与预防措施综述
斜拉桥拉索主要病害成因与预防措施综 述 摘要：拉索是斜拉桥结构中重要的构件，在长期运营的过程不可避免存在病 害情况。拉索护套破裂导致直接导致病害的产生，在交变荷载作用及各种环境因 素影响下，拉索病害程度不断发展，最终可能造成拉索的严重损伤甚至断裂，严 重影响斜拉桥结构的安全，为此，本文从拉索病害的机理出发，结合国内外学者 的研究情况作出综合评价，并总结出拉索病害预防的措施，以为今后的相关研究 和工程应用提供一些参考价值。 关键词：拉索病害；损伤机理；应力腐蚀；疲劳腐蚀； 中图分类号：文献标志码：A 文章编号： 0.引言 斜拉桥跨越能力大、造型宏伟美观，往往成为一地的标志性建筑，但是近些 年来，斜拉桥问题多发，甚至出现严重的安全事故，而事故的起因通常源自于拉 索病害。拉索作为斜拉桥主要受力构件，负责承载桥梁的重量，因此长期处于高 应力状态，在交变荷载作用及各种环境因素影响下，易出现损伤问题，对斜拉桥 结构的正常使用和安全运营都有着重大影响。因此对斜拉桥拉索病害及机理进行 分析，采取合理的防治措施以保证结构的安全十分必要。 1.斜拉索主要病害及成因 斜拉索通常主要由高强钢丝束（钢绞线）与外部保护体系组成，长期处于跨 越江河海湾的地理位置，暴露在潮湿的空气中，极易产生病害严重影响拉索性能。其中腐蚀是拉索病害的主要原因。斜拉索通常是采用 HDPE护套对斜拉索内的预
应力钢丝进行防腐，但随着时间推移，拉索依旧出现腐蚀情况，导致钢丝断裂甚 至拉索断裂，严重影响桥梁结构的安全。 斜拉索高强钢丝在拉索保护体系被破坏后便开始腐蚀，斜拉索的腐蚀主要是 材料中的钢材与周围介质发生化学作用，从而引起钢材腐蚀。拉索的腐蚀主要包 括应力腐蚀、疲劳腐蚀，应力腐蚀主要指金属构件在拉应力和腐蚀条件耦合作用 下的加速腐蚀，斜拉索高强钢丝在应力腐蚀下，一旦形成微裂纹，裂纹便会迅速 发展，断裂前没有明显的预兆，所以应力腐蚀是所有腐蚀类型中破坏最严重的一种。疲劳腐蚀是疲劳荷载作用下发生的腐蚀，疲劳荷载与腐蚀耦合导致拉索的疲 劳寿命急剧下降。点蚀是疲劳腐蚀的起始区，加速了疲劳裂纹扩展和疲劳应力集 中在断裂带中的疲劳断裂[[1]]。 2.斜拉索病害机理 周健鸿[[2]]认为复杂的外界环境侵蚀下，斜拉索的外层HDPE护套极易发生破损、开裂，导致钢丝直接暴露在大气环境中，在腐蚀介质和紫外线的耦合作用下，而且索体的高应力也会加剧HDPE护套的破损，从而导致腐蚀介质进入索体与内 部钢丝接触发生电化反应，使得钢丝腐蚀并造成钢丝力学性能损伤将会加剧钢丝 的腐蚀。 王宇[[3]]总结分析了影响斜拉桥拉索长期性能的服役环境与荷载因素，认为 桥梁拉索的长期性能影响因素主要分为大气环境腐蚀以及荷载作用。拉索防护系 统在环境和荷载耦合作用下出现病害后,其防护性能会下降甚至失效,大气腐蚀环 境中的硫酸根离子、氯离子、灰尘颗粒等作为腐蚀因子侵入扩散进拉索索体内, 导致拉索在荷载和腐蚀环境耦合作用下发生腐蚀损伤。大气环境中的空气相对湿度、腐蚀因子浓度、PH值、温度都是影响拉索腐蚀损伤速率的重要因素。此时由 于斜拉桥拉索处于高应力状态和疲劳应力状态，点腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲 劳等对缆索系统往往产生致命的影响，从而影响桥梁结构的耐久性，降低桥梁结 构的使用寿命。 李涛[[4]]等人通过开展室内盐雾加速腐蚀实验，研究分析了各种应力状态下 腐蚀钢丝的腐蚀失重量及弹性模量、抗拉强度等力学性能的变化，拉索的腐蚀疲
斜拉桥损伤形态
斜拉桥损伤形态及成因 摘要：通过搜集和整理斜拉桥的病害及其成因分析资料，总结斜拉桥结构中拉索损伤、主梁损伤、索塔损伤及附属结构损伤的产生原因，分析得出斜拉桥最容易损伤的部位是斜拉索，然后依次是主梁、索塔。 关键字：斜拉桥损伤部位原因 0 引言 虽然我国的斜拉桥建桥历史不长，但是由于斜拉桥设计规范和理论的不完善、施工质量问题以及运营交通量剧增等多方面的原因，目前相当数量的斜拉桥已提前发生损伤，导致结构的退化，甚至出现安全性问题［1］。为了防止斜拉桥安全性问题的出现，如果能够根据斜拉桥的病害资料找出斜拉桥的易损部位以及由于各种原因引起的斜拉桥损伤形态，建立斜拉桥的损伤模式库，对于斜拉桥的损伤识别和健康监测系统的发展将是非常有意义的。 1 斜拉桥病害及成因分析 （1）拉索损伤 1）电化腐蚀引起的损伤。腐蚀是拉索损坏的主要原因。氧气、水、氯离子、持续作用于高强钢丝的拉应力等因素都会引起钢材腐蚀，产生应力腐蚀裂缝和氢化断裂，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。所以斜拉桥，尤其是跨海斜拉桥应当非常注意防腐问题。 2）振动影响引起的损伤。斜拉桥刚度较小，在车辆、风荷载、风雨联合作用下容易产生振动，在拉索中产生很大的应力变化，在某些情况下，甚至会产生反向应力，使得拉索对桥梁的振动更为敏感，激烈的振动会大大加速钢索防腐层的磨耗或破损，影响防腐保护体系的完整，加剧拉索的腐蚀［2］。或在风雨荷载或者风、车辆耦合荷载作用下引起斜拉索振动导致钢护套振坏而发生斜拉索损伤，由于长索的振动频率比短索低，更容易发生各种类型的振动，振动过程中，原有破损位置将加速破坏。 3）施工质量及养护不当。由于制作质量、施工质量差，高强钢丝有接头、机械损伤、刻痕、断丝等情况；热挤PE护套因温度、含水量、均匀性、光泽控制不好、外表被划伤而减
浅谈大跨斜拉桥常见病害及防治措施
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。由于斜拉索的防护系统长期遭受雨水的侵蚀，最终老化开裂，从而不能有效的将空气、腐蚀介质和水隔离开来，使得这些物质与拉索发生化学 腐蚀。 3）拉索回缩。斜拉索的钢丝回缩主要与超张拉力、超张拉时锚具温度、冷 铸填料及其灌注固化等因素有关。拉索的回缩发生在张拉的过程中，主要是由于 分丝板在承受拉力和冷铸体的反力时，还要承受摩擦力和侧向压力，导致分丝板 由于受力过大而变形，致使钢丝回缩，使得拉索索力退化。 4）下锚头腐蚀。下锚头由于防护措施不到位，导致护筒内有大量积水，使 得护筒内的锚头被积水腐蚀。护筒内的积水主要来源于雨水，致使雨水进入护筒 的原因主要有两个方面：第一，由于套管与混凝土之间有空隙，套管接口处存在 裂缝，雨水通过裂缝进入泄水孔，最终致使锚头腐蚀。第二，当拉索上有裂缝时，雨水在沿索面向下流时，从裂缝进入到拉索内部，顺着拉索的空隙向下流，最终 到达护筒内，这是导致下锚头腐蚀最主要的原因。 2.3 索塔主要病害及成因 索塔是重要的弹性支撑构件，索塔不仅要承受自身的力，还要承受作用于主 梁的恒载和活载所产生的索力，此外，风荷载、混凝土收缩徐变、日照温差、温 度变化等对索塔的内力都有所影响。索塔常见的病害主要为裂缝和腐蚀。
探究预防悬索桥病害的措施
探究预防悬索桥病害的措施 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。其特点是桥梁的丰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。现代悬索桥一般由橋塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等部分组成。 （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～l/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。土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。 （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，通常采用桁絮梁和籍形梁。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。 2悬索挢病害 2.1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.进而使缠丝破坏.导致主缆损伤。
斜拉桥斜拉索下锚头渗水病害分析及处理技术措施研究
斜拉桥斜拉索下锚头渗水病害分析及处 理技术措施研究 摘要：斜拉桥跨越能力强，在大跨度桥梁工程中应用越来越广泛，但斜拉桥 随着运营年限的增加，拉索锚固系统容易出现相关病害，使得下锚头出现渗水甚 至腐蚀的现象，对斜拉桥结构受力状态和运营安全造成较严重的影响。本文以某 桥出现下锚头渗水病害的斜拉桥为例，结合检测资料，分析该桥下锚头渗水病害 成因，同时给出系统性的处置方案和施工工艺，希望通过上述措施的实施，降低 发生病害的概率，同时为相关行业提供借鉴。 关键词：斜拉桥，下锚头，渗水，处理措施 前言 斜拉桥跨越能力强，在大跨度桥梁工程中应用越来越广泛，但斜拉桥随着运 营年限的增加，拉索锚固系统容易出现相关病害，使得下锚头出现渗水甚至腐蚀 的现象，对斜拉桥结构受力状态和运营安全造成较严重的影响。本文结合检测资料，分析该桥下锚头渗水病害成因，同时给出系统性的处置方案和施工工艺。 1工况概况 国内某（128m+3×210m+128m）四塔五跨预应力混凝土刚构体系矮塔斜拉桥，该桥于2010年底通车运营。某高速公司于2017年对其进行病害检测，检测发 现该斜拉桥主桥箱内29-29-15#～18#、22#、23#，30-30-8#节段箱内存在积水， 斜拉索锚头处有渗水、渗油现象，该桥原设计下锚头构造如图1-1、图1-2所示。
图1-1斜拉桥下锚头构造立面 图1-2斜拉桥下锚头构造平面 2下锚头病害检测情况 根据检测报告及现场查勘情况，该桥主桥箱内29-29-15#～18#、22#、23#，30-30-8#节段箱内已有积水，斜拉索锚头处有渗水、渗油现象，表观未见明显锈蚀。 锚头渗水现象分为两种： （1）预埋管与混凝土梁顶板间出现渗水现象，而锚具内部无渗水，具体病害如图2-1、图2-2。
桥梁结构典型病害成因分析
桥梁结构典型病害成因分析 一、常见的桥梁病害 简支梁桥梁常见病害；支座容易脱空。（空心板、小箱梁）；保护层厚度不均，容易引起露筋。（空心板、小箱梁）；容易导致梁下缘纵缝（PC T梁、小箱梁）；腹板、肋板容易产生竖向及斜向裂缝；底板、马蹄（肋板）底面容易产生横向裂缝；预应力封锚端混凝土容易脱落；梁体支撑处局部混凝土容易劈裂；露筋及混凝土常见病害；连续梁桥梁常见病害。 二、常见病害 露筋及混凝土常见病害；扁锚灌浆难以密实。（先简支后连续PC T）；预应力灌浆难以密实；预应力容易损失；梁体容易下挠；节段缝容易张开；底板容易产生纵横裂缝；腹板容易产生竖缝及斜裂缝；顶板容易产生纵向裂缝。 三、拱桥常见病害 露筋及混凝土常见病害；钢筋混凝土桁架、刚架结构接头处容易产生裂缝；钢管拱管内混凝土容易产生裂缝、断裂；吊索及锚头容易锈
蚀。（下承式、中承式）；横向联系偏薄弱，刚度储备不大，整体性 较差。（桁架拱、刚架拱）；桥面系容易损坏；横梁容易裂缝。（钢 管拱桥）；钢材容易锈蚀。（钢管拱桥） 四、悬索体系桥梁常见病害 露筋及混凝土常见病害；吊索、斜拉索及锚头容易锈蚀；伸缩缝容易卡死、损坏；横梁容易裂缝。（边主梁斜拉桥）；钢材容易锈蚀 （钢梁）；桥面系容易损坏；塔身容易产生裂缝。 吊索、斜拉索索力大小稳定性较差，索力容易超载。 五、弯桥常见病害 伸缩缝容易卡死、失效；支座设置不当；支座的不均匀沉降；梁体容易向外侧滑移；梁体结构容易产生裂缝裂缝；弯道内侧行车道积水；弯道内侧视距不良；弯桥上的设置不当广告；弯桥侧翻。 六、混凝土梁桥常见病害成因 温度导致的桥梁病害；支座及伸缩缝失效导致的桥梁病害； 弯桥病因：预应力失效导致的桥梁病害；工期不足导致的桥梁病害。
海口世纪大桥斜拉索体系病害分析与养护对策之探索
海口世纪大桥斜拉索体系病害分析与养护对策之探索 海口世纪大桥斜拉索体系病害分析与养护对策探索 吴育苗1 潘智彬2 [13>.海口市桥梁管理有限公司海口市 570105; 2.长沙睿达防腐科技有限公司长沙市 410001] 摘要：随着城市建设的不断发展，跨江、跨河、跨海等大跨径拉索桥梁得以广泛应用。然而，运营中的大跨径拉索桥梁受汽车轴载、气候、空气中的腐蚀性物质浸入的影响，大桥拉索体系都会产生一定程度上的病害，而大桥拉索是确保桥梁安全运营的受力结构中的重中之中，因此，我们要对拉索体系产生的病害进行渗透分析和通过科学的检查方法来充分了解病害的部位、成因、发展，为大桥拉索体系的维修养护提供科学依据，做好应对处理以确保桥梁安全运营。本文通过对海口世纪大桥拉索现状病害进行分析及提出应对养护对策以供同行探讨及参考，有利于下一步大桥拉索体系的维修保养工作的改进和完善。 关键词：桥梁拉索体系病害分析与养护对策探索 1 前言 桥梁拉索体系受气候、外来荷载及自身结构收缩或空气中腐蚀性物质（如海
洋气候氯离子、硫酸根离子和其它腐蚀性物质）等因素的影响，桥梁拉索体系很容易出现病害，从而降低了拉索体系运营使用寿命。一般正常情况下桥梁斜拉索设计年限为30年，实际运营中受种种外因影响下，斜拉索寿命极难达到设计要求。通过对国内一些大桥拉索运营状况的了解，南昌八一大桥运营13年斜拉索全部更换；广西白沙桥约9年换索；珠海横琴大桥约3年换索；广州海印大桥约12年换索；四川宜宾大桥8年换索等等。大桥拉索是主要承重结构，如发现问题（尽管再小的问题）应予高度的重视，“屡蚁虽小足于沉船”，我们要充分利用科学的手段进行分析和检查，为桥梁拉索体系的维修管养提供科学依据以便及时做好应对处理，这对延长桥梁使用寿命及确保桥梁的安全运营有着十分重要的意义。 2 海口世纪大桥拉索体系基本情况 世纪大桥2003年建成通车，大桥全长2.67km，其中主桥长636.60米，桥面宽29.8米，主桥为双塔双索面三跨（147＋340＋147）连续预应力混凝土边主梁斜拉桥，属半漂浮结构体系。主跨主要承重结构由斜拉索牵引，斜拉索每一单面有22根，共176根，最长索长178.948m,取短索长41.405m, 形成扇式分布。 锚具剖面图片斜拉索体系构造：斜拉索采用半平行钢丝束拉索体系，钢丝护套为双层热挤PE形成内层为黑色，外层为彩色；全桥斜拉索按钢丝丝数分为六类：32根121Φ7、32根139Φ7、40根163Φ7、16根187Φ7、20根211Φ7、36根241Φ7。成品索由两端锚具和索体组装而成，锚具类型与索的钢丝丝数对应。本桥锚具均采用冷铸锚锚具，按钢丝丝数编排分别为121-Φ7、139-Φ7、163-Φ7、187-Φ7、211-Φ7、241-Φ7，共六类。锚具由锚杯、锚板、锚固螺母、连接筒、后盖、密封盖及冷铸锚填料等部分组合而成。冷铸锚填料由带铁砂的环氧树脂等成分组成，设计填料具有良好的力学性能外，在常温下还具有良好的流
影响斜拉索耐久性的因素及防治措施介绍
影响斜拉索耐久性的因素及防治措施介绍 影响斜拉索耐久性的因素及防治措施介绍 摘要：从多方面介绍了影响斜拉索耐久性的多种因素，并根据研究结果提出了相应的防护措施。 关键词：斜拉索腐蚀振动疲劳防护 一、前言 斜拉索是斜拉桥的主要传力构件，承受很大的拉力，而且截面尺寸比拟小，处于高应力状态，对外界的影响非常敏感，即使局部受到轻微的损伤，也会加剧索的损坏速度，使其达不到设计使用年限。国内外不少桥梁在建成不长时间后，就损伤严重，不适于继续承载，需要消耗大量人力物力换索。因此如何增强斜拉索的耐久性是一项十分重要的课题。 二、削弱斜拉索耐久性的因素及防护措施 斜拉索的腐蚀是影响斜拉索斜拉索耐久性的首要原因。引起斜拉索腐蚀的原因有一般的氧化反响和电化学反响两种。其中电化学反响是主要原因。 〔一〕索体的防腐 在制造阶段，高强钢丝的防腐通常采用外表镀锌的方式。镀锌层要满足规定的技术要求，要使得镀锌层均匀、连续、牢固的附着在钢丝上，厚度要到达要求。渡完锌后，不得有裂纹、斑痕、机械损伤。检验镀锌层均匀性时，采用浸硫酸铜实验。检验镀锌钢丝质量的主要指标见表1-1。 钢丝的缠绕带的PH值要成中性，严禁其受潮，否那么成索后，会将水分封在拉索里面，受冷凝结后会成为原电池的电解液，加剧对钢丝的腐蚀。 在制造阶段，拉索在挤塑过程中，PE护套受热要均匀，防止因较大的温度应力，使PE护套开裂。应使拉索中各根钢丝或钢绞线的受力相同，否那么在腐蚀环境下，受力较大的钢丝先发生破损断裂，索力将进行再分配，当拉索损伤积累到一定程度后，拉索结构将可能发生突然断裂。 在运输、安装阶段，在运输、吊装过程中，PE护套容易损伤，拉索装卸过程中必须采用专用吊具。长索张挂过程中在拉索与索夹接触的地方要加垫橡胶垫。 采用新型材料及技术，例如：防腐油性蜡，在平行钢丝斜拉索内填充防腐油性蜡，一方面可以排出钢丝间隙中空的气，以免水蒸气凝结产生“冷凝水〞，为原电池提供电解液。另一方面可以起到润滑作用，减弱平行钢丝斜拉索的钢丝之间的接触磨损，从而能延长斜拉索的使用寿命。但蜡状填充物在高温下会变成流 体或气体，挥发掉，这种方法存在一定的局限性。还可以采用碳纤维复合材料，由碳纤维复合材料制成的拉索具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优良特性。但其通常表现为各向异性，其剪切强度仅为抗拉强度的5%~20%。它的极限延伸率差，其破坏形态为脆性。〔二〕锚具的防护 锚具外表一般要镀锌和涂装。镀锌层的质量要到达标准要求。为消除其氢脆现象，镀锌后要进行脱氢处理，并检验其氢脆性。要对拉索锚具，进行探伤。此外还应对填料应进行严格的检验，不得含有腐蚀性成分。
斜拉桥斜拉索常见的病害及处理建议
斜拉桥斜拉索常见的病害及处理建议
斜拉桥斜拉索常见的病害及处理建议 曹泽峰 (1103315-01) 摘要:通过对影响拉索索体长效使用的质量因素进行调查分析，归纳总结斜拉桥拉索在设计、施工、养护阶段出现的主要病害如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。 关键词：斜拉桥；斜拉索；锚头；锈蚀；PE护套；病害分析；维修养护。 中图分类号：U44 中文标识码：A 1、引言 近30多年来,我国已建成斜拉桥100多座,是世界上斜拉桥最多的国家,特别是在跨径为200m~600m范围内,斜拉桥是最具竞争力的桥型。但使用几年后,随之而来的因各种原因进行的换索工程费用占桥梁原造价的50%以上。目前国内大部分非新建斜拉桥基本都经历了换索,那么,新建斜拉桥如何提高斜拉索使用时效与降低换索难度,成为关注重点。下面就斜拉桥拉索为对象,分析斜拉索索体的主要受损原因与改善措施[9]。 2、斜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。 对目前普遍使用的斜拉索进行分析，归纳其主要病害主要有以下几类： 2.1斜拉索设计不足 1）有些拉索设计没有选用能够使用长久的新型高强抗腐蚀的材料，而是选用了一些强度、防水防腐能力较低的普通钢筋。 2）有些设计没有在拉索上下索道内填充密封材料或者是使用的填充的材料容易老化开裂，导致索道内部积水，更有甚者在拉索下锚具垫板处没有设置泄水槽，造成索道内部在没有张拉索道时就开始有积水，从而导致筒内密封环、连接筒以及锚板、钢丝镦头的锈蚀[11]； 3）设计时索管内没有加设减振器，使得拉索振动过大。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
斜拉桥-独塔单索面非对称斜拉桥研究资料
1 绪论 1.1 课题研究背景 斜拉桥是一种由塔、梁、索3种基本构件组成的高次超静定组合桥梁结构体系[1]。斜拉桥的桥面体系是以主梁受压或受弯为主，而其支承体系是以拉索受拉和索塔受压为主。斜拉索由桥塔上部引出并多点弹性支承于桥跨，这样的结构形式使斜拉桥的主梁受力类似于连续梁，从而大大降低了主梁截面弯矩，有效地提高了主梁的跨越能力。从斜拉桥的结构形式和主梁、索塔、斜拉索三大构件的受力特征看，斜拉桥具有形式多样、造型美观，主梁高度不高、优良的跨越能力等特点；斜拉桥的设计结构特点包括计算机结构分析和计算、高次超静定结构、应用有限单元法；与其它桥型相比，斜拉桥的特性包括：斜拉桥是跨径250m~600m的最合适桥型，而斜拉跨径600m~1000m时，斜拉桥是仅次于悬索桥的合适桥型[2]。 由于斜拉桥的种种优点，斜拉桥已广泛应用于现代城市桥梁和大跨度桥梁的建设当中。然而，在斜拉桥的运营过程中，由于频繁承载甚至承受超载，加上长期的自然侵袭以及人为事故造成的损坏，斜拉桥会产生各种病害。随着服役年限的增长，桥梁发生病害的部位会越来越多，损坏程度也会越来越严重[3]。另一方面，在结构上来说，斜拉桥属于柔性结构，在风力、地震力其他自然及人为的动力影响时容易发生振动，这些振动对于斜拉桥的受力来说是不利的。 斜拉索是斜拉桥的核心组成部分，现用的斜拉索绝大多数为钢制斜拉索，但钢斜拉索存在很多问题，如振颤、防腐、锚固点的应力疲劳等。其中斜拉索及其锚具的防腐问题尤为显著，由于斜拉索锈蚀而导致斜拉桥被迫换索已经占到了相当高的比例[4]。 对于已建斜拉桥，在其营运过程中某些构件损坏尤其是斜拉索损伤会导致桥梁极限承载能力的降低甚至导致突然坠毁事故，这些问题给人们生活和社会稳定带来极大的安全隐患。因此，对既有营运斜拉桥病害检测及加固研究工作显得尤为必要。 1
斜拉桥的拉索防护问题
土木工程研究进展与施工方法课程报告九 讲座题目：斜拉桥拉索防护与耐久性设计 演讲人：陈惟珍老师 斜拉桥的拉索防护问题 在上一次的土木工程研究进展与施工方法课上，来自同济大学的陈惟珍老师为我们介绍 了斜拉桥拉索防护问题的最新进展情况，使我感触很深，于是课后又查阅了相关文献，对混凝土桥梁预制拼装施工技术有了更进一步的认识，基于这些，本篇文章将简单总结一下自己 对斜拉桥拉索防护的一点浅薄认识，以供大家交流学习。 一．斜拉桥拉索防护问题概述 斜拉索桥具有跨度较大、造型美观、施工方便等特点，是目前应用较多的一种桥型。斜拉索是斜拉桥的主要承重传力结构件，它主要由高强度钢丝( 钢绞线) 束和锚具锚固组成，斜拉索长期承受疲劳荷载，又处于跨江河、跨海湾地域，长期暴露在风雨、潮湿和污染空气的环境中，既有“应力腐蚀”，“疲劳腐蚀”，又有“金属腐蚀”，钢丝索体和锚具结构件容 易遭受腐蚀破坏，国内已有早期斜拉索腐蚀破坏失效，而不得不实施换索的实例，造成不良社会影响和经济损失。斜拉索的防腐蚀问题是保证斜拉桥长期安全可靠营运的重要课题。 二．斜拉索结构特点和腐蚀问题 斜拉桥的应用曾历经波折，由于新技术、新材料、新工艺的应用，使斜拉桥得以推广、 发展和提高。现在实用较多的有两种拉索结构形式，一种索体材料是高强度钢丝成束，两端用冷铸锚结构组件锚固 ( 或用热铸锚组件锚固 ) 。另一种索体材料是高强度钢绞线，两端用专用夹片群锚组件锚固。 图 1 平行钢丝冷铸锚结构示意图图2平行钢绞线夹片群锚结构示意图 理论分析和试验表明，斜拉索锚具端口处是疲劳破坏的薄弱环节，容易造成断丝破坏。 经过改进结构和锚固方式，已经提高了斜拉索的抗疲劳破坏能力，加之斜拉索设计比较保守，安 全系数较大 ; 同时通过材料改进，钢丝质量提高，实际强度高于设计标准值等原因，使得