隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn),以及橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)技術(shù)的發(fā)展,為了滿足更高的交通需求,更多大跨度橋梁建設(shè)并投入使用。因具有其他類型橋梁無可比擬的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢以及大跨度能力,加上符合工程美學(xué)要求的外觀,許多大型、超大型橋梁都建成懸索橋或斜拉橋等纜索橋梁。
橋梁纜索結(jié)構(gòu)是纜索橋梁的主要承重傳力構(gòu)件,主要包括懸索橋、斜拉橋和拱吊橋等的主纜、吊索和斜拉索。其安全耐久性能直接影響著橋梁的正常使用和整體安全,因此可以說橋梁纜索結(jié)構(gòu)是纜索承重橋梁的生命線。若橋梁纜索出現(xiàn)缺陷或傷損失效,造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害或劣化,就可能會導(dǎo)致橋梁垮塌,甚至出現(xiàn)人員傷亡的嚴(yán)重事故災(zāi)害,給各方帶來嚴(yán)重?fù)p失。
除少數(shù)斜拉索和吊索應(yīng)用過桿件和碳纖維增強(qiáng)塑料材料外,目前我國絕大部分橋梁纜索系統(tǒng)是由高強(qiáng)度鋼絲或鋼絞線、鋼絲繩等鋼絲制品組成。而纜索的斷絲情況直接關(guān)系到纜索的強(qiáng)度、壽命情況,從源頭把控鋼絲質(zhì)量,并有效、及時(shí)監(jiān)測纜索的斷絲對整個橋梁的安全運(yùn)營至關(guān)重要。
斷絲成因
纜索鋼絲的破壞和失效有多種表現(xiàn)形式,銹蝕是鋼絲破壞的一種最初表現(xiàn),而斷絲則是鋼絲破壞失效的一種直觀形式。通過分析發(fā)現(xiàn),造成斷絲現(xiàn)象的原因有多種:
加強(qiáng)質(zhì)量檢測與控制
橋梁纜索通??缭浇⒑?、湖、海,長期處于風(fēng)雨、潮濕和污染空氣的大氣環(huán)境中,非常容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,加上纜索所持續(xù)承受的動靜荷載等因素,大大增加了纜索在使用過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。為滿足橋梁纜索對鋼絲各項(xiàng)性能的要求,應(yīng)從多個方面對鋼絲質(zhì)量進(jìn)行檢測和把控,以防止在使用中出現(xiàn)問題。
碳、錳、硅、硫、磷、銅等化學(xué)成分及雜質(zhì)含量等對鋼絲性能有著較大的影響,在CJ/T 495-2016《城市橋梁纜索用鋼絲》中明確要求,制造鋼絲用盤條的硫、磷含量應(yīng)不超過0.025%,銅含量應(yīng)不超過0.2%。另一方面,鋼絲的機(jī)械性能與其金相組織有著較為密切的關(guān)系,細(xì)密的金相組織可使鋼絲在延伸率與強(qiáng)度等方面具有更大的優(yōu)勢,所以對材料金相的檢測也不容忽視。
若鋼絲幾何尺寸不符合相關(guān)要求,將會給橋梁纜索造成嚴(yán)重影響,應(yīng)通過包括鋼絲直徑、直徑偏差及不圓度等在內(nèi)的指標(biāo)對鋼絲尺寸進(jìn)行檢測,若鋼絲有金屬鍍層,其公稱直徑、公稱截面積、每米參考質(zhì)量均應(yīng)包括鍍層厚度。
根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,對鋼絲進(jìn)行疲勞性能、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、扭轉(zhuǎn)、伸直性能、冷鐓性能等方面的檢測。要通過科學(xué)的檢測方法和手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏的質(zhì)量問題,以便采取積極的應(yīng)對措施,對于不符合相關(guān)力學(xué)性能要求的材料,要堅(jiān)決不能使用。
在橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí),充分考慮多種影響因素,對后期橋梁安全有著決定性的影響,而對于運(yùn)營中的橋梁,持續(xù)的監(jiān)測和及時(shí)的維護(hù)依然十分必要。對于纜索結(jié)構(gòu)橋梁,若纜索存在銹蝕或斷絲時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際及時(shí)進(jìn)行檢查,尤其是當(dāng)斷絲較多時(shí),應(yīng)制定完善的檢測和維修方案,以保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。
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