懸索橋主纜的檢測與加固技術(shù).pdf

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1、總第3期懸索橋主纜的檢測與加固技術(shù)37懸索橋主纜的檢測與加固技術(shù)編譯劉海燕陳開利(中鐵大橋局集團武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司，湖北武漢430034)摘要：介紹懸索橋主纜主要的劣化、檢測技術(shù)及法國氣干燥系統(tǒng)。唐卡維爾懸索橋更換主纜實例。2．2鼓絲關(guān)鍵詞：懸索橋；主纜；劣化；檢測；更換；加固鼓絲就是振幅極小的絲股間的相對滑動，但由于反復(fù)進行，接觸的構(gòu)件相互摩擦，導(dǎo)致磨損或表面產(chǎn)生裂紋，進而影響構(gòu)件的耐久性。1前言懸索橋主纜單根索股內(nèi)的鋼絲相對位移、鄰接使用纜索的橋梁結(jié)構(gòu)有懸索橋、斜拉橋、矮塔斜的索股間接觸部位的相對位移

2、及纜索和固定部位拉橋等。隨著纜索技術(shù)的進步，近年來這些橋梁也(纜索插口、散索鞍、索鞍、索箍等)問位移造成鼓絲。得到快速的發(fā)展。這些位移是由于活荷載、風(fēng)荷載等引起的振動、應(yīng)力懸索橋和斜拉橋上的纜索，由于長年使用和所的變化導(dǎo)致的。處環(huán)境的影響，發(fā)生腐蝕和鋼絲破斷等損傷。輕度損傷雖不會影響橋梁的使用性能，但若損傷進一步3檢測技術(shù)擴大，發(fā)展至最壞的情況，可能會導(dǎo)致橋梁坍塌。目前日本正在開發(fā)纜索體系病害檢測技術(shù)，并3．1索力測量逐漸在實橋上應(yīng)用。下面將介紹懸索橋主纜主要的劣確認懸索橋主纜有害的劣化是非常重要的，測化、檢測技

3、術(shù)及法國唐卡維爾懸索橋更換主纜實例。量每根索股的索力，通過與理論值進行比較，可判斷結(jié)構(gòu)整體的安全性。換言之，通過確認使用中索股索力的異常，判斷結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的變形(支點位移、滑2懸索橋主纜主要的劣化移、主塔的變形等)和主纜上產(chǎn)生的變形等。懸索橋主纜主要的劣化有：電氣化學(xué)腐蝕導(dǎo)致測量索力一般采用振動法。振動法是已知主纜截面減小、鼓絲導(dǎo)致的磨損及表面裂紋，或這些劣化每單位長的質(zhì)量、主纜的自由振動長，通過現(xiàn)場測量繼續(xù)導(dǎo)致鋼絲破斷等。主纜的固有頻率使用振動弦理論計算索力的方法。2．1腐蝕在實際的測量中，在主纜上安裝加速度傳感

4、器(圖主纜腐蝕是由于接觸水和空氣后形成腐蝕電極1)，通過外力強制搖動纜索，根據(jù)確定的加速度通過導(dǎo)致的。懸索橋易腐蝕的部位有：主纜的錨固部位頻率分析器(FFT)~J量固有頻率。振動法測量索力附近、主纜纜體下側(cè)、排水不通暢的部位(主纜的內(nèi)示意見圖2。部、索箍、壓力環(huán)等)。腐蝕導(dǎo)致纜索截面減小，直接導(dǎo)致主纜強度降低，放任腐蝕的話，最壞的情況就是橋梁坍塌。因此，應(yīng)該進行定期檢測，準(zhǔn)確評估健全性，根據(jù)需要進行維修加固。具體的防腐蝕措施有：在制索階段進行適當(dāng)?shù)姆栏幚?，現(xiàn)場填充主纜問空隙和表面防腐蝕的涂裝。本四聯(lián)絡(luò)線上的懸索

5、橋?qū)嵤┝烁鼮楹侠淼姆栏g措施，采用往主纜內(nèi)送入干燥空氣降低濕度的送圖1加速度計設(shè)置情況收稿日期：2009一lO13編譯者簡介：劉海燕(1974一)，女，翻譯，1998年畢業(yè)于湖南大學(xué)日語系，文學(xué)學(xué)士。38橋梁檢測與加固2009年第2期4．1唐卡維爾懸索橋概況．斜拉索強制加振唐卡維爾懸索橋(圖4)位于法國諾曼底，是一加速度計座3跨連續(xù)鋼桁加勁梁懸索橋，距法國塞納河河口30km，1959年建成?？鐝讲贾脼?176+608+176)m，建成當(dāng)時是歐洲最大跨徑的懸索橋。主纜由60根索股組成，每根索股由169絲直徑4．7m

6、m的鋼絲編成。1965年發(fā)現(xiàn)數(shù)根鋼絲破斷，分析破斷原因圖2索力測量(振動法)示意是索箍部位保護主纜纏繞的粗麻含水導(dǎo)致主纜腐其他的測量方法如“3點滾筒法”、“EM傳感蝕。采取去掉粗麻，涂裝含鋅量高的涂料，在索箍和器”等也在日本得到使用。主纜問插入鋅板使腐蝕電流的影響變小等措施后，3．2腐蝕、破斷的檢測方法鋼絲破斷次數(shù)減少。懸索橋主纜表面產(chǎn)生的劣化現(xiàn)象可通過高空作業(yè)車和主纜檢測車等近距離目測檢查確認損傷部位。腐蝕或鼓絲導(dǎo)致的變形不僅發(fā)生在主纜表面，內(nèi)部也存在。主纜內(nèi)部水滯留等也會促進腐蝕。另外鼓絲導(dǎo)致的變形是由于相鄰

7、鋼絲間的相對位移和鄰接索股接觸部位的相對位移產(chǎn)生的，檢查索箍等接觸主纜表面的部位，以確認主纜內(nèi)部是否發(fā)生損傷。綜上所述，為準(zhǔn)確評估懸索橋索股的健全度，要圖4唐卡維爾懸索橋4．2監(jiān)控確認安全尋求可確認主纜外部和內(nèi)部是否發(fā)生損傷的檢測1995年該橋1根索股突然破斷。研究更換主方法。纜的同時，安裝AE傳感器(CASC)(圖5)監(jiān)測。通腐蝕的檢測方法有電磁誘導(dǎo)法、全磁通量法等，過監(jiān)測破斷頻率、破斷部位確認安全性，研究在不中利用通過鋼材截面的磁通量或電流的強度改變，確斷交通的情況下更換主纜的措施。通過2年以上的認截面缺損量

8、的方法。破斷的檢測通常采用磁化主監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)鋼絲破斷規(guī)律，破斷頻率低，沒有加速破纜，測量缺損部位產(chǎn)生磁通量的變動和泄漏，以檢測斷的現(xiàn)象，確認該橋還不至于突然坍塌鋼絲破斷。監(jiān)控變形進展采用AE法。AE法為通過傳感器和分析器檢測鋼絲破斷產(chǎn)生沿主纜傳遞的沖擊波的方法。AE法的概念如圖3所示，CASC聲波監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱CASC)就是AE法的一種。后面介紹的唐卡維爾懸索橋使用了該