斜拉索常见病害分析

斜拉索常见病害分析

斜拉桥经过多年运营后拉索系统出现各种缺陷，造成拉索系统受力状态的严重退化，影响斜拉桥正常使用。中资路桥通过对某斜拉桥拉索病害检测进行比较、分析，并根据相关试验结果，采用强度折减的锈蚀评级标准对拉索退化程度进行分析和评估。

国内某预应力混凝土斜拉桥，采用独塔单索面竖琴式布索，塔高160m，主跨430m，其中河跨230m，岸跨200m，塔梁墩固结。该桥拉索护套采用氯磺化聚乙烯橡胶，钢丝采用镀锌高强钢丝，锚头采用冷铸锚。由于该桥为我国早期建造的斜拉桥，其拉索防护体系还不完善，使得拉索钢丝在斜拉桥经过多年运营后产生了严重的腐蚀，特别是在斜拉桥承受各种荷载的情况下钢丝对应力腐蚀相当敏感，造成拉索承载能力过早地衰退，从而使该斜拉桥受力状态产生了严重退化。中资路桥为了确保该斜拉桥的安全运营，必须对锈蚀所造成的拉索病害进行检测，并对检测结果进行评估。

1、拉索病害检测

拉索病害通常分为两类：

a.拉索护套病害，包括护套的开裂、凹坑、开裂等。如果这些病害不是穿透性的，对拉索钢丝影响不大；

b.当护套病害严重，甚至露丝时，就会发生拉索钢丝病害，包括钢丝镀锌氧化、钢丝锈蚀、钢丝锈断等。

针对上述两种病害，可以把拉索病害检测分为表观检测、深入检测两种。

1.1拉索病害表观检测

由于钢丝位于拉索护套严密包裹中，因此拉索表观检测仅能对拉索护套外表进行检测。其目的就是要找出拉索护套存在的各种病害，特别是拉索护套的破损处，因为它会造成拉索内部钢丝锈蚀，影响拉索承载能力。拉索表观检测的步骤如下：

1.安装调试拉索检测车；

2.乘检测车对拉索进行检测，在发现拉索护套病害处，用油漆标记并进行拍照；

3.记录拉索病害的位置和类型，并对病害尺寸进行测量；

通过表观检测，发现该桥斜拉索存在以下病害：

拉索护套橡胶表面存在刮痕（如下图）；

2.拉索护套橡胶出现凹坑，有的凹坑边缘存在破损（见图2）；

3.拉索护套翘皮（见下图）；

4.拉索护套橡胶开裂，开裂包括纵向开裂、横向开裂（见下图）；

5.拉索护套开裂处渗水。通过分析可知，拉索护套病害产生的原因有以下几类：

1.该桥为早期建造斜拉桥，采用氯磺化橡胶工艺属首次尝试，难免有不周之处；

2.施工操作不规范，如拖拉斜拉索等，造成护套表层刮痕乃至破损；

3.检测车设计不合理，在拉索检修过程中，对拉索护套也会造成损伤；

4.在紫外线与酸雨作用下，护套橡胶加速老化；

5.拉索护套受到风雨激振、荷载、温度等的联合作用，在老化或缺陷处加速劣化过程；

6.护套内进水后，钢丝锈蚀，铁锈体积膨胀，索套与钢丝脱离，形成空鼓。

2、拉索病害深入检测

国内外研究资料表明，拉索钢丝对锈蚀非常敏感，锈蚀是拉索寿命降低的主要原因，德国汉堡的KohlbrandEstruary桥，委内瑞拉的Maracaibo桥，国内的海印桥、新五桥、三台涪江

桥均出现过拉索严重锈蚀事故。因此，在拉索表观检查得到的拉索护套缺损状况的基础上，挑选护套破损处，作为拉索钢丝锈蚀可疑位置进行深入检测。拉索病害深入检测步骤如下：

1.到达预定的剖索位置；

2.剖开破损处的拉索护套，剖开的角

度、宽度和长度以能够暴露出破损范围内锈蚀程度最危险的截面为准；

3.对剖开位置的锈蚀钢丝进行拍照；

4.用小锤轻轻敲击钢丝锈迹，用钢丝刷清除钢丝表面碎屑，最后用棉纱清除锤击后暴露出来的锈蚀钢丝表面粉尘；

5.根据敲击前后锈蚀钢丝的表面状态，再对照锈蚀评级标准在预先绘制的拉索截面图上标记拉索外圈钢丝锈蚀程度分布。

3、病害处治方案

根据该桥拉索系统目前的技术状态，针对病害制定两种处理方案：

方案一：一次性换索。更换目前所有拉索及锚头。

优点：结构使用安全度高，后期维护简单。

缺点：一次性投入费用高，部分拉索提前更换造成一定浪费。

方案二：两次换索。部分更换拉索及锚头。

优点：一次性投入费用低，拉索得到充分利用。

缺点：由于腹板内索段无法检测，保留拉索的安全性难以把握。新老拉索共同使用时受力较复杂。另外，采用的技术措施较多，有换索、护套修补及下锚头防水。对后期养护要求高。与方案一相比，两次换索总体费用要高。两次换索时间间隔较短，会带来一定的社会影响。