热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索的检查与评定研究

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摘要：热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索在我国广泛使用，本文从四个方面（即：承力构件检测、防护体系检查、振动检测和异常状况检查）阐述了该类斜拉索的检查内容，从三个方面（即：钢丝评定、锚具评定和冷铸体评定）论述了该类斜拉索承载能力的评定。此研究为热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索的检查、评定、维修和更换提供了积极参考。

关键词：热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索；检查；评定

中图分类号： J935文献标识码： A

一、引言

斜拉索是斜拉桥的生命线，其性能关系整座桥梁的安危。近些年，我国修建了许多斜拉桥，但限于目前的材料能力和技术水平，斜拉索的耐久性并不能被可靠的量化和保证，目前技术能力不足以准确预测斜拉索的可靠性和使用寿命，传统检查和维修方法短期内无法代替。我国的斜拉桥大都采用热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索，本文从该类斜拉索出发，阐述斜拉索的检查及技术评定方法。

二、检查内容

斜拉索系统按功能不同可分为承力构件和防护构件。承力构件是斜拉索的承力部件，主要包括高强钢丝、锚具及锚具冷铸体。防护构件是防护和防腐部件，主要包括防护装置、防水装置、防腐材料等。检查斜拉索时，应对斜拉索的索力特征、承力构件状况、拉索防腐体系、振动状况以及锚固区的空间位移状况进行检测，并结合以往资料，综合分析和评定斜拉索的使用状态。

2.1拉索承力构件的检测

2.1.1钢丝检测

每隔一定周期检测斜拉索钢丝的锈蚀状况，可采用无损探伤或剥开PE内窥法等方法，检查钢丝的锈蚀状况、测量锈蚀钢丝的实际有效面积，确定钢丝锈蚀等级。

2.1.2锚具检查

每隔一定周期对拉索锚具进行检查，检查锚头是否锈蚀、松动、变形或开裂；镦头有无开裂或断裂；锚具内是否潮湿、积水；锚具泄水槽是否通畅；锚具的内缩值较出厂检验值有无变化；防腐油脂是否老化、失效等。

2.1.3索力检测

大桥竣工时要进行全面的索力复测。以后应根据车辆的流通及超载情况，每隔一定时期对索力进行检测，了解索力变化状况及松弛现象。结合索力检测结果，必要时连带检测锚板内缩值和锚固区的位移状况，要重点对待索力变化较大的拉索。

对桥面标高变化较大的索的锚固位置附近，做一次标高测量，并与竣工时的标高进行比较，如果发现该索处的标高下降较大，要检查该索是否断丝。

2.2拉索防护体系的检查

防护体系的检查按空间位置依次划分为上锚头的检查、塔端索导管的检查、PE护层的检查、梁端索导管的检查以及下锚头的检查。

2.2.1上锚头的检查

检查锚头是否锈蚀；锚具有无变形或裂纹；锚具内是否潮湿、积水；锚具的内缩值较出厂检验值有无变化；锚垫板是否锈蚀；锚垫板周围混凝土是否有开裂，是否有锈水流出痕迹；锚头保护罩是否锈蚀；防腐油脂是否结块、乳化失效等。

2.2.2塔端索导管的检查

索导管内壁锈蚀程度；索导管内置减震器变位状况；内置减震器挡圈的锈蚀情况等。

2.2.3PE护套的检测

检查索体PE层有无划伤，有无损坏、膨胀、起皮、变形、环向开裂、纵向开裂、脱落等。若有开裂状况，则在适当位置将PE护套开窗，检查护套内潮湿、积水、钢丝锈蚀情况，确定钢丝的锈蚀等级，并化验积水的化学成份，检测有无有害物质。

2.2.4梁端索导管的检查

检查不锈钢护套的完好情况；防雨罩的闭合情况；管口阻水措施的有效性；内置减震器变位状况；索导管内壁锈蚀情况；索导管填充物状况；索导管内潮湿及积水情况；化验积水的化学成份，检测有无有害物质；锚垫板锈蚀情况；锚垫板周围混凝土是否有开裂，是否有锈水流出痕迹；索导管内的排水通道是否通畅。

2.2.5下锚头的检查

锚头是否锈蚀；锚具有无变形或裂纹；锚具内是否潮湿、积水；锚板的内缩值较出厂检验值有无变化；锚板是否有锈水流出痕迹；锚头保护罩是否锈蚀；锚头保护罩的排水通道是否通畅；防腐油脂是否结块、乳化失效等。

2.3斜拉索振动的检测

观测斜拉索振动是否明显（特别是在大风、下雨时）、减振装置（包括内置式减振器和外置式减震器）是否有效。当桥上出现6级以上大风时，应检查拉索有无异常。若观测到拉索振幅较大或出现异常情况时，应注意记录当时的风力、风速、风向、温度、降雨量等资料。

2.4异常状况的检查

当斜拉桥经受台风、火灾、地震、高载重等级车辆过桥等情况后，应对斜拉索系统进行检查。

2.4.1台风过后的检查

接到台风预报时，如条件允许，应记录风速随时间变化的历程曲线，并量化记录斜拉索的振动历程。

台风过后，必须检查斜拉索有无损坏、减震装置是否有效。主要包括：主塔有无不可恢复的偏移，斜拉索是否出现较大振幅，斜拉索有无损伤、断丝，是否变形和松动，索力有无较大变化，锚板内缩值有无变化，拉索锚固区标高有无变形甚至裂纹等。

2.4.2火灾过后的检查

若斜拉桥出现火灾，则事后对距明火边缘10m内的斜拉索进行检查，确定火灾影响的范围。对相关斜拉索索体及防腐系统进行检查，若索体损坏严重，要进一步查看斜拉索的钢丝是否受到损伤。

2.4.3地震后的检查

地震后应对斜拉索进行检查，除无需进行与拉索振动有关的检测外，其它项目可参照台风过后的检查。

2.4.4超重车辆离桥后的检查

超重车辆离桥后，应对斜拉索索力、锚固区的变化情况进行检查，出现异常则做相应维护处理。

三、斜拉索承载能力评定

斜拉索PE层、梁端索导管密封装置、密封胶条、防腐油脂等为防护构件，不参与受力，其损坏与否不影响拉斜拉索的承载力，只是降低斜拉索的耐久性。热挤聚乙烯护套高强钢丝斜拉索的承力构件为钢丝、锚具和冷铸体。因此，评定斜拉索承载能力的核心是评定钢丝、锚具和冷铸体的状态。

3.1钢丝评定

一根钢丝的最严重锈蚀点决定了该钢丝的强度。斜拉索由许多根钢丝组成，每根钢丝的最严重锈蚀点可能不在同一位置，因此，准确评定斜拉索钢丝的锈蚀部位和锈蚀程度难度很大。在检测钢丝锈蚀方面，工程界提出了很多方法：如振动频率及索力推断法、钢丝电阻测量法、透射或放射仪器探测法、疲劳损伤演化声发射监测法、钢丝磁性检测法等，但未见报道某方法已广泛使用于实际工程，目前对钢丝的评定大多为模糊评定。

钢丝的腐蚀程度与其疲劳强度密切相关，钢丝腐蚀后，疲劳强度下降，但腐蚀程度和疲劳强度的量化关系模型未见研究报道。在钢丝锈蚀评定方面，Hopwood和Haven提出了4分级的概念，目前该方法被广泛采用，但这种分级方法过于粗燥，误差较大。陈惟珍、徐俊等提出了8级锈蚀分级，该方法仍存在变异系数较大、无法定量判定钢丝锈蚀程度的问题，但较Hopwood和Haven更加细致，基本可作为判定钢丝锈蚀程度的依据。下表是建立在8级锈蚀等级的评定表。

钢丝锈蚀程度评定表表1

序号 评定内容 应对措施

1 钢丝锈蚀等级Ⅰ，PE套完好，钢丝间干燥，无进水痕迹。

2 钢丝锈蚀等级Ⅱ，钢丝间干燥，无进水痕迹。 检查PE层有无开裂，索体与锚具结合处有无裂缝，若有须密封处理。

3 钢丝锈蚀等级Ⅲ、Ⅳ，钢丝间有冷凝水或有进水痕迹。 排干PE套内潮湿空气，吹干钢丝，检查PE层，必要时将索体外缠PVF带；检查索体与锚具的结合处，密封进水通道。