拉索吊索的耐久性

拉索吊索的耐久性第1頁/共24頁目錄一、拉吊索耐久性的必要性二、耐久性拉吊索的研究三、拉吊索壽命預(yù)測第2頁/共24頁一、拉吊索耐久性的必要性耐久性：指結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在可能引起材料性能劣化和結(jié)構(gòu)承載性能退化等因素下，在設(shè)計期內(nèi)維持其應(yīng)有的性能。

迄今為止發(fā)現(xiàn)的斜拉橋、中下承式無剛性系桿拱橋，橋梁面橫梁僅有吊桿支撐，吊索斷裂會引起橋梁坍塌，且吊桿斷裂沒有先兆、無法預(yù)防！-----脆性破壞！第3頁/共24頁現(xiàn)狀簡圖由上圖得知的是：大部分的纜索系統(tǒng)使用壽命在20年以下。按照橋梁的設(shè)計基準(zhǔn)期是100年，可見，在此期內(nèi)至少換4-6次。

第4頁/共24頁二、耐久性拉吊索的研究拉吊索的組成：鋼絲索、錨具和防護(hù)。環(huán)境因素疲勞因素承載力可靠度人為因素第5頁/共24頁方法一

堵問題1、熱擠HDPE（高密度聚乙烯）護(hù)套老化2、拉吊索運輸、安裝及運營過程中防護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致PE護(hù)套提前開裂3、使用環(huán)境的影響第6頁/共24頁方法二疏（新型智能耐久拉吊索設(shè)計）理念：允許拉吊索與大氣接觸，但通過嚴(yán)格控制大氣的成分、溫度和濕度來防止拉吊索的腐蝕。研究表明:大氣對金屬的腐蝕在很大程度上取決于大氣的成分、溫度和濕度。(1)純凈的空氣對碳鋼的腐蝕很小，且隨著濕度的增加只有輕微的增加。(2)在污染空氣中，當(dāng)相對濕度不高于70%時，即使長期作用，對碳鋼的腐蝕也

是較小的。(3)被硫酸銨和煤煙固體粒子污染的空氣也使金屬腐蝕加速。第7頁/共24頁空氣相對濕度與腐蝕速率曲線第8頁/共24頁干空氣除濕系統(tǒng)設(shè)計實例第9頁/共24頁新智能耐久拉吊索構(gòu)造圖第10頁/共24頁針對于傳統(tǒng)的拉吊索構(gòu)造進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在下錨具端植入不銹鋼導(dǎo)管，使其成為侵入索體內(nèi)部水分的排出通道，從而實現(xiàn)索體內(nèi)自排水功能。為了對索體內(nèi)部進(jìn)行空氣干燥處理，上錨具也與下錨具一樣，作為排濕進(jìn)氣的通道。為了和外置的進(jìn)氣管道及溫度濕度傳感器進(jìn)行連接，不銹鋼導(dǎo)管端部加工成外螺紋形式。第11頁/共24頁新型智能拉吊索測濕、排水實驗（1）測濕、排水、干燥實驗用燒杯將水灌入實驗索上端錨具不銹鋼管中，水沿不銹鋼管進(jìn)入索內(nèi)部

測水、排水實驗數(shù)據(jù)次數(shù)灌水體積（ml）流出總體積（ml）150040025008503500135045001850501860（半個小時后）第12頁/共24頁為了檢測干燥氣體干燥效果，采用的干燥氣體為瓶裝氮氣。將進(jìn)氣管插入上錨具導(dǎo)管，開啟氮氣瓶和減壓閥，利用氮氣對殘留水進(jìn)行干燥處理。并通過溫度濕度采集系統(tǒng)對索體內(nèi)部溫度進(jìn)行實時監(jiān)控。

數(shù)據(jù)重復(fù)測濕、排水及干燥實驗結(jié)論第13頁/共24頁三、拉吊索壽命預(yù)測腐蝕老化環(huán)境承受高應(yīng)力第14頁/共24頁（1）護(hù)套耐久性變化過程第一階段第二階段第三階段HDPE中抗氧化劑的消化過程抗氧化劑耗盡，過氧化氫開始聚集過氧化氫降解，產(chǎn)生自由烷基，出現(xiàn)材料變脆第15頁/共24頁

第16頁/共24頁（2）鋼絲耐久性影響參數(shù)

因素溫度鹽粒子二氧化硫第17頁/共24頁鋼絲的耐久性用以下公式評定：C=C0（T-t0）nC----總腐蝕深度C0----第一年的腐蝕深度T----腐蝕持續(xù)時間，以年為單位T0----鍍鋅層耗盡需要的時間n----與腐蝕材料與環(huán)境有關(guān)的常數(shù)第18頁/共24頁（3）拉吊索壽命預(yù)期目前沒有成熟實用的模型描述護(hù)套的損傷演化過程，無法對護(hù)套開裂時間進(jìn)行模擬。于是，做出以下假設(shè)與規(guī)定：（1）拉吊索的損傷演化過程模擬起始于拉吊索病害檢測，檢測前的拉吊索損傷演化過程不必模擬（2）通過檢測，所有護(hù)套開裂以及開裂處鋼絲的銹蝕等級都被記錄（3）在新開裂處鋼絲的銹蝕時間較短，銹蝕程度比已發(fā)現(xiàn)破損處鋼絲的銹蝕程度低第19頁/共24頁拉索損傷演化的大致過程護(hù)套破損，鋼絲銹蝕護(hù)套完好檢測并修復(fù)護(hù)套護(hù)套破損，鋼筋繼續(xù)銹蝕檢測并修復(fù)護(hù)套拉索破壞護(hù)套破損，鋼筋繼續(xù)銹蝕檢測并修復(fù)護(hù)套第20頁/共24頁拉吊索的剩余使用壽命公式判定：

R（t）-s≤0

r-使用壽命為t時，考慮吊索內(nèi)銹蝕分布計算得到的拉吊索承載力S-拉吊索極限承載力第21頁/共24頁拉吊索剩余使用壽命評估框根據(jù)疲勞荷載計算鋼絲裂紋擴(kuò)展修正鋼絲單元拉索銹蝕分布模擬按拉索構(gòu)造劃分鋼絲單元根據(jù)銹蝕程度分布確定鋼絲單元的銹蝕程度鋼絲單元是否達(dá)到疲勞門檻值根據(jù)鋼絲損傷演化模型計算各鋼絲單元的力學(xué)性能下一年的拉索