悬索桥主缆腐蚀分级标准及评估技术研究
发布时间：2021-11-27 19:34
主缆作为悬索桥最主要的结构构件,长期暴露于自然环境下,不可避免的与环境中的腐蚀性介质接触,造成主缆钢丝腐蚀,同时主缆不能像吊索一样进行更换,根据国外的经验,若养护措施不到位,在运营数十年以后,主缆内部钢丝可能会出现严重的腐蚀情况,影响悬索桥结构的安全。自1992年我国第一座现代悬索桥汕头海湾大桥建成通车,至今已有27年时间,悬索桥主缆的腐蚀问题将成为桥梁养护、评估的下一个研究重点。本文首先介绍了国内外学者对主缆平行钢丝的腐蚀试验研究,并阐述了悬索桥主缆的结构形式。结合相关文献分析了悬索桥的主要病害及机理,总结了主缆钢丝腐蚀的两大原因,即环境因素中的温度、湿度、腐蚀性介质的侵蚀,以及自身特性下的应力状态、材料敏感性。随后统计了国内外与依托工程采用类似的主缆防腐系统的失效时间,并提出了本依托工程主缆防腐系统的失效时间,同时计算出主缆镀锌层腐蚀完毕所需时间,取较小值作为主缆钢丝基体开始腐蚀的时间;根据依托工程主缆所处环境的温度、相对湿度、主缆恒载作用下的应力值等计算主缆钢丝的腐蚀电流密度;以腐蚀电流密度为基础,分析钢丝在均匀腐蚀情况下的截面损失率以及弹性模量的损失量,并在此基础上提出主缆腐蚀...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湘西能滩吊桥
7第二章悬索桥主缆构成及病害2.1悬索桥主缆在悬索桥建设早期，欧洲与美洲使用眼杆作为悬索桥的主缆。眼杆可以在桥梁不同位置处随着主缆内力的不同而改变眼杆的截面，从而达到节约材料的目的。1931年，主跨为340m的佛洛里亚诺波利斯桥顺利通车，该桥为了节省成本，在跨中位置处将主缆与上弦杆合二为一。我国公路史上修建的第一座现代钢链吊桥，湘西能滩吊桥就是采用眼杆组成的主缆。该桥由我国杰出的工程师周立夫设计而成，于1938年5月顺利通车。由于当时条件有限，该桥主跨跨径仅为80m，桥梁总高为20m，桥面每辆车负载不超过10吨。该桥主缆由65根铸钢眼杆相互链接而成，图2-1为能滩吊桥。图2-1湘西能滩吊桥图2-2抚顺天湖悬索桥然而，由眼杆相互链接而成的主缆有一个巨大的安全隐患，即一旦其中任意一个眼杆出现断裂，则整个桥将会破坏。由于这一缺陷，此类型的悬索桥逐渐退出历史舞台。悬索桥主缆钢丝的材质与桥梁的跨径同样有着很大的关系，钢丝绳的弹性模量大约在1.6×105MPa，而平行钢丝的弹性模量为1.95×105MPa，即两种钢丝在同样拉力作用下钢丝绳的应变更大。目前几乎所有的现代化悬索桥均采用平行钢丝主缆，然而对于某些中、小跨径的悬索桥，考虑到经济效益，一般更偏向于采用钢丝绳组成的主缆，图2-2为我国抚顺天湖悬索桥，主缆采用的就是钢丝绳材料。对于大跨度悬索桥，鉴于安全性以及综合效效益，主要采用的是平行钢丝组成的主缆。。相比于钢丝绳主缆，平行钢丝主缆主要有以下优点：（1）抗拉、抗疲劳强度高；（2）弹性模量高；（3）主缆制作简单；（4）防腐措施简便；现代悬索桥例如丹麦大伯尔特桥、江苏润扬长江公路大桥、日本明石海峡大桥、武汉阳逻长江大桥等主缆均是由平行钢丝组成。
10架设工期工期较长工期较短钢丝交叉性钢丝易交叉钢丝不易交叉经济性基础材料费高耗费人力、工时钢丝间摩擦影响摩擦大摩擦小受风影响钢丝排列易乱不受影响2.1.3主缆的形式悬索桥的主缆布置形式大部分为在桥面两侧各布置一根主缆。极少数悬索桥采用4根平行的主缆，美国的维拉扎诺悬索桥（图2-3）及乔治华盛顿悬索桥（图2-4）均采用此类主缆。4根主缆均与吊索连接，吊索与加劲梁相连，共同组成受力体系。图2-3美国维拉扎诺悬索桥图2-4美国乔治华盛顿悬索桥对于某一特定的悬索桥，如果钢丝直径确定，则无论采用AS法或者PPWS法施工，主缆总钢丝数N为一定值，即钢丝束股a与每根钢丝束股中的钢丝数量b的乘积等于总钢丝数N。然而对于不同的施工方法，AS法施工时使用牵引索来回编丝，使得每根索股中的钢丝数量远大于PPWS法施工时的数量。我国悬索桥设计规范[21]中PPWS法施工时索股中钢丝数量采用91丝、127丝等，采用AS法施工时索股中钢丝数量可达500丝以上。采用空中纺线法（AS法）架设主缆时，可采用如图2-5所示断面。（a）（b）（c）图2-5采用AS法时主缆索股排列形式采用预制平行索股法（PPWS）架设主缆时，主缆索股宜排列成正六边形，
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法[J]. 陈小雨,唐茂林. 公路交通科技. 2019(02)
[2]悬索桥锈蚀主缆钢丝力学性能退化研究[J]. 韩依璇,辛付开,张国荣,朱晓文. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(12)
[3]不同腐蚀介质下钢绞线基本力学性能分析[J]. 许开成,朱东勉,陈梦成,谢国强,付斌. 铁道建筑. 2018(03)
[4]悬索桥主缆防护技术及应用[J]. 周克忠,李颖. 电镀与涂饰. 2017(22)
[5]某在役悬索桥平行钢丝主缆检查及腐蚀规律研究[J]. 辛付开,韩依璇,张国荣,朱晓文. 水利与建筑工程学报. 2017(03)
[6]大跨径悬索桥主缆防腐保护问题剖析与建议[J]. 施舜杰,方海,刘榕,崔剑峰,刘伟庆. 湖南交通科技. 2016(04)
[7]基于无损腐蚀监测系统的悬索桥主缆腐蚀试验及数据分析[J]. 陈小雨. 中外公路. 2016(01)
[8]桥梁缆索钢丝腐蚀特征[J]. 冯兆祥,于杰,缪长青. 山西建筑. 2015(24)
[9]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率的影响因素分析[J]. 陈小雨,唐茂林,沈锐利. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]腐蚀桥梁缆索的氢脆和腐蚀疲劳研究[J]. 王义强,叶华文,段熹. 中外公路. 2014(06)
博士论文
[1]桥梁拉（吊）索损伤后力学分析及安全评价[D]. 徐宏.长安大学 2008
本文编号：3522917
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湘西能滩吊桥
7第二章悬索桥主缆构成及病害2.1悬索桥主缆在悬索桥建设早期，欧洲与美洲使用眼杆作为悬索桥的主缆。眼杆可以在桥梁不同位置处随着主缆内力的不同而改变眼杆的截面，从而达到节约材料的目的。1931年，主跨为340m的佛洛里亚诺波利斯桥顺利通车，该桥为了节省成本，在跨中位置处将主缆与上弦杆合二为一。我国公路史上修建的第一座现代钢链吊桥，湘西能滩吊桥就是采用眼杆组成的主缆。该桥由我国杰出的工程师周立夫设计而成，于1938年5月顺利通车。由于当时条件有限，该桥主跨跨径仅为80m，桥梁总高为20m，桥面每辆车负载不超过10吨。该桥主缆由65根铸钢眼杆相互链接而成，图2-1为能滩吊桥。图2-1湘西能滩吊桥图2-2抚顺天湖悬索桥然而，由眼杆相互链接而成的主缆有一个巨大的安全隐患，即一旦其中任意一个眼杆出现断裂，则整个桥将会破坏。由于这一缺陷，此类型的悬索桥逐渐退出历史舞台。悬索桥主缆钢丝的材质与桥梁的跨径同样有着很大的关系，钢丝绳的弹性模量大约在1.6×105MPa，而平行钢丝的弹性模量为1.95×105MPa，即两种钢丝在同样拉力作用下钢丝绳的应变更大。目前几乎所有的现代化悬索桥均采用平行钢丝主缆，然而对于某些中、小跨径的悬索桥，考虑到经济效益，一般更偏向于采用钢丝绳组成的主缆，图2-2为我国抚顺天湖悬索桥，主缆采用的就是钢丝绳材料。对于大跨度悬索桥，鉴于安全性以及综合效效益，主要采用的是平行钢丝组成的主缆。。相比于钢丝绳主缆，平行钢丝主缆主要有以下优点：（1）抗拉、抗疲劳强度高；（2）弹性模量高；（3）主缆制作简单；（4）防腐措施简便；现代悬索桥例如丹麦大伯尔特桥、江苏润扬长江公路大桥、日本明石海峡大桥、武汉阳逻长江大桥等主缆均是由平行钢丝组成。
10架设工期工期较长工期较短钢丝交叉性钢丝易交叉钢丝不易交叉经济性基础材料费高耗费人力、工时钢丝间摩擦影响摩擦大摩擦小受风影响钢丝排列易乱不受影响2.1.3主缆的形式悬索桥的主缆布置形式大部分为在桥面两侧各布置一根主缆。极少数悬索桥采用4根平行的主缆，美国的维拉扎诺悬索桥（图2-3）及乔治华盛顿悬索桥（图2-4）均采用此类主缆。4根主缆均与吊索连接，吊索与加劲梁相连，共同组成受力体系。图2-3美国维拉扎诺悬索桥图2-4美国乔治华盛顿悬索桥对于某一特定的悬索桥，如果钢丝直径确定，则无论采用AS法或者PPWS法施工，主缆总钢丝数N为一定值，即钢丝束股a与每根钢丝束股中的钢丝数量b的乘积等于总钢丝数N。然而对于不同的施工方法，AS法施工时使用牵引索来回编丝，使得每根索股中的钢丝数量远大于PPWS法施工时的数量。我国悬索桥设计规范[21]中PPWS法施工时索股中钢丝数量采用91丝、127丝等，采用AS法施工时索股中钢丝数量可达500丝以上。采用空中纺线法（AS法）架设主缆时，可采用如图2-5所示断面。（a）（b）（c）图2-5采用AS法时主缆索股排列形式采用预制平行索股法（PPWS）架设主缆时，主缆索股宜排列成正六边形，
【参考文献】：
期刊论文
[1]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率计算方法[J]. 陈小雨,唐茂林. 公路交通科技. 2019(02)
[2]悬索桥锈蚀主缆钢丝力学性能退化研究[J]. 韩依璇,辛付开,张国荣,朱晓文. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(12)
[3]不同腐蚀介质下钢绞线基本力学性能分析[J]. 许开成,朱东勉,陈梦成,谢国强,付斌. 铁道建筑. 2018(03)
[4]悬索桥主缆防护技术及应用[J]. 周克忠,李颖. 电镀与涂饰. 2017(22)
[5]某在役悬索桥平行钢丝主缆检查及腐蚀规律研究[J]. 辛付开,韩依璇,张国荣,朱晓文. 水利与建筑工程学报. 2017(03)
[6]大跨径悬索桥主缆防腐保护问题剖析与建议[J]. 施舜杰,方海,刘榕,崔剑峰,刘伟庆. 湖南交通科技. 2016(04)
[7]基于无损腐蚀监测系统的悬索桥主缆腐蚀试验及数据分析[J]. 陈小雨. 中外公路. 2016(01)
[8]桥梁缆索钢丝腐蚀特征[J]. 冯兆祥,于杰,缪长青. 山西建筑. 2015(24)
[9]悬索桥主缆钢丝腐蚀速率的影响因素分析[J]. 陈小雨,唐茂林,沈锐利. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(01)
[10]腐蚀桥梁缆索的氢脆和腐蚀疲劳研究[J]. 王义强,叶华文,段熹. 中外公路. 2014(06)
博士论文
[1]桥梁拉（吊）索损伤后力学分析及安全评价[D]. 徐宏.长安大学 2008
本文编号：3522917
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