南澳島跨海大橋斜拉索的破損安全技術(shù)應(yīng)用

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1、橋梁拉索的破損安全技術(shù)，其核心在于，在組成拉索(或系統(tǒng))的鋼絲間形成壽命差：先斷者警示—立即拆換，以排除斜拉索驟斷毀橋的危險(xiǎn)?！　⊙芯颗c應(yīng)用，經(jīng)歷了三個(gè)階段：　　其一，以實(shí)現(xiàn)‘?dāng)嗨鞑粴颉癁槟繕?biāo)的，研究破損安全拉索系統(tǒng)(如雙吊桿)及其工程應(yīng)用(圖1)?！　D1：拉薩柳梧大橋采用破損安全(交叉)雙吊桿系統(tǒng)2006年建成　　其二，基于‘以應(yīng)力差實(shí)現(xiàn)壽命差’準(zhǔn)則，研究破損安全拉索FSC(FailuerSafetyCable)[7～11]及其工程應(yīng)用?！　∑淙?，目前，已進(jìn)了第三階段的研究，基于‘以鋼絲強(qiáng)度差實(shí)現(xiàn)壽命差’準(zhǔn)則，研究破損安全拉索FSCM。其內(nèi)容為:FS

2、CM拉索的構(gòu)成、設(shè)計(jì)、工況分析及安全性評(píng)估；同時(shí)研究開發(fā)了FSCM的斷絲信號(hào)控制技術(shù)?！　D2：廣東汕頭南澳跨海工程主橋矮塔斜拉橋　　將以廣東省南澳跨海工程之矮塔斜拉橋(圖2)路橋求職路橋招聘路橋英才網(wǎng)英才網(wǎng)FSCM拉索的工程為背景，闡明FSCM的基本原理及技術(shù)應(yīng)用?！　。盕SCM構(gòu)造與原理　　1.1FSCM的原理　　FSCM的技術(shù)原理：基于‘以強(qiáng)度差，實(shí)現(xiàn)壽命差’準(zhǔn)則，在通常的拉索中(圖3)，分別取不同的破斷強(qiáng)度的鋼絞線(或鋼絲)組成，則鋼束(絲)間先后破斷：先斷者警示，立即拆換，實(shí)現(xiàn)破損—安全。　　如圖3左所示，取定圖中黃色鋼束為F束，蘭色的為S束：S

3、束的破斷強(qiáng)度較F束高，則在全截面均勻受力時(shí)，F(xiàn)束將先行破斷--發(fā)出警示，設(shè)計(jì)保證了這時(shí)S束一定不斷?！　D3：FSCM(左)與常規(guī)拉索（右）的構(gòu)造示意　　1.2FSCM的構(gòu)造　　南澳大橋的斜拉索，按施工圖設(shè)計(jì)方案，采用37-Φ15.2環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線、夾片錨。按FSCM設(shè)計(jì)時(shí)，單根拉索的截面仍然為37-Φ15.2鋼絞線，所不同者，為分別取：　　F束，取6-Φ15.2鋼絞線，其破斷強(qiáng)度為1670Mpa，示意如圖1左中黃色鋼束。　　S束，取31-Φ15.2鋼絞線，但其破斷強(qiáng)度為1960Mpa，示意如圖1左中蘭色鋼束?！　?.3FSCM的目標(biāo)　　FSCM的根

4、本目標(biāo)，在于排除拉索驟斷毀橋的危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)的方式為：　　1.3.1斷絲不斷索，分析和實(shí)驗(yàn)均表明，上述之FSCM可實(shí)現(xiàn)斷絲不斷索，斷絲警示，拉索隨斷（F束）隨換，斷一換一?！　∥鹦枞绯Ｒ?guī)拉索的‘疑斷就換’；勿需‘三年一檢測(cè)、十(或二十)年一拆換’。路橋求職路橋招聘路橋英才網(wǎng)英才網(wǎng)　　1.3.2拉索成本，與常規(guī)拉索相比不改變構(gòu)造、不增加材料、工藝相同、造價(jià)相近，全壽命成本分析詳5.2。　　1.3.3與通常拉索構(gòu)造、工藝相同，拉索鋼絞線(或絲)破斷信號(hào)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)檢索、發(fā)送，隨時(shí)查閱。　　勿須現(xiàn)行的健康檢測(cè)(或監(jiān)測(cè))和不確定的壽命預(yù)測(cè)。　?。矓嘟z信號(hào)控制系統(tǒng)　　《

5、斷絲信號(hào)自動(dòng)檢索控制系統(tǒng)》(簡(jiǎn)稱FSADS)的功能在于：對(duì)監(jiān)控對(duì)象FSCM的斷絲訊息，進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、加工和自動(dòng)發(fā)輸；即時(shí)提供斷絲信號(hào)及其警示?！　?.1FSADS系統(tǒng)組成　　　《斷絲信號(hào)自動(dòng)檢索控制系統(tǒng)》，包括成套硬件及相應(yīng)的軟件：信號(hào)采集、傳送、處理、發(fā)輸及接收環(huán)節(jié)（如以下框圖所示）。系統(tǒng)布置如圖2：　　FSCM系統(tǒng)→斷束信號(hào)采集→PLC數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)傳送→管理中心　　圖4：FSADS系統(tǒng)示意　　2.1.1信號(hào)采集，在圖l左的索端布設(shè)拉索斷絲信采集器，即圖3中之A單元，其引出導(dǎo)線與橋頭控制箱連接。　　2.1.2信號(hào)搜集與發(fā)送，眾多信號(hào)匯集到PLC的輸入模

6、塊，經(jīng)終端處理后，迅即發(fā)送。如圖３之B單元?！　?.1.3管理中心，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送斷絲信息，管理中心的接收器即可接收、顯示。即圖3之D單元。同時(shí)亦可以手機(jī)短信方式告知管理者?！　?.2系統(tǒng)建設(shè)與成本　　2.2.1系統(tǒng)開發(fā)，系統(tǒng)硬軟件設(shè)備及配套軟件開發(fā)，均已完成，并經(jīng)組裝演示。路橋求職路橋招聘路橋英才網(wǎng)英才網(wǎng)　　2.2.2系統(tǒng)成本，相當(dāng)于普通拉索的2～3次常規(guī)檢測(cè)費(fèi)用?！　。矲SCM的設(shè)計(jì)分析　　現(xiàn)對(duì)南澳大橋FSCM的設(shè)計(jì)分析的主要內(nèi)容簡(jiǎn)述如次。　　3.1FSCM單索的計(jì)算分析　　基于‘以強(qiáng)度差實(shí)現(xiàn)壽命差’準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)的南澳大橋FSCM斜拉索，如l.2節(jié)所述

7、。設(shè)計(jì)分析成果匯集如表1?！　?.1.1FSCM的單索工況分析，單索分析工況包括：　?、俸爿d工況，恒載調(diào)索工況，分別計(jì)算了F束及S束之安全系數(shù)：表1‘調(diào)索后’一欄斜線以左的數(shù)據(jù)。?！　、谧畲笫芰r，為活載最大受力加恒載工況，分別計(jì)算F與　　S之安全系數(shù)，即表L.1‘調(diào)索后’欄斜線以右的數(shù)據(jù)?！　∨c常規(guī)拉索校核之不同處，在于F與S的破斷強(qiáng)度不同，因此安全系數(shù)各異;但與通常的設(shè)計(jì)校核一樣，其容許安全系數(shù)，需按相應(yīng)規(guī)范取定?！　?.1.2FSCM的工況分析，如表1，分析了拉索FSCM的各工況安全性：　?、貴破斷瞬時(shí)工況，F(xiàn)破斷時(shí)刻，將由S單獨(dú)承載，并計(jì)及F對(duì)S

8、的突加沖擊因素，進(jìn)行安全性校核，相應(yīng)的最小安全系數(shù)，參照相關(guān)規(guī)范臨