隨著我國基礎設施建設進程的推進,以及橋梁設計和建設技術的發(fā)展,為了滿足更高的交通需求,更多大跨度橋梁建設并投入使用。因具有其他類型橋梁無可比擬的結構優(yōu)勢以及大跨度能力,加上符合工程美學要求的外觀,許多大型、超大型橋梁都建成懸索橋或斜拉橋等纜索橋梁。
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橋梁纜索結構是纜索橋梁的主要承重傳力構件,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構是纜索承重橋梁的生命線。若橋梁纜索出現缺陷或傷損失效,造成結構出現病害或劣化,就可能會導致橋梁垮塌,甚至出現人員傷亡的嚴重事故災害,給各方帶來嚴重損失。
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除少數斜拉索和吊索應用過桿件和碳纖維增強塑料材料外,目前我國絕大部分橋梁纜索系統(tǒng)是由高強度鋼絲或鋼絞線、鋼絲繩等鋼絲制品組成。而纜索的斷絲情況直接關系到纜索的強度、壽命情況,從源頭把控鋼絲質量,并有效、及時監(jiān)測纜索的斷絲對整個橋梁的安全運營至關重要。
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斷絲成因
纜索鋼絲的破壞和失效有多種表現形式,銹蝕是鋼絲破壞的一種最初表現,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,造成斷絲現象的原因有多種:
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加強質量檢測與控制
橋梁纜索通??缭浇?、河、湖、海,長期處于風雨、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險。為滿足橋梁纜索對鋼絲各項性能的要求,應從多個方面對鋼絲質量進行檢測和把控,以防止在使用中出現問題。
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碳、錳、硅、硫、磷、銅等化學成分及雜質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、磷含量應不超過0.025%,銅含量應不超過0.2%。另一方面,鋼絲的機械性能與其金相組織有著較為密切的關系,細密的金相組織可使鋼絲在延伸率與強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。
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若鋼絲幾何尺寸不符合相關要求,將會給橋梁纜索造成嚴重影響,應通過包括鋼絲直徑、直徑偏差及不圓度等在內的指標對鋼絲尺寸進行檢測,若鋼絲有金屬鍍層,其公稱直徑、公稱截面積、每米參考質量均應包括鍍層厚度。
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根據相關規(guī)范要求,對鋼絲進行疲勞性能、抗拉強度、彈性模量、扭轉、伸直性能、冷鐓性能等方面的檢測。要通過科學的檢測方法和手段及時發(fā)現隱藏的質量問題,以便采取積極的應對措施,對于不符合相關力學性能要求的材料,要堅決不能使用。
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在橋梁設計和建設時,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,而對于運營中的橋梁,持續(xù)的監(jiān)測和及時的維護依然十分必要。對于纜索結構橋梁,若纜索存在銹蝕或斷絲時,應根據實際及時進行檢查,尤其是當斷絲較多時,應制定完善的檢測和維修方案,以保證橋梁結構的安全性。
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