吳昊 周扣明

摘 要：橋梁是保證基本民生的重要工程，特別是跨?？缃瓤缍却蟮臉蛄航ㄔO(shè)，兩地隔著較寬的海域或者是河流，只能通過船舶的方式進(jìn)行交流，船舶連接兩地的交流，不僅速度慢，不便利，而且安全性較差，隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，跨大水域橋梁的大量建設(shè)，為溝通兩地的交流與發(fā)展提供了很大的便利，在以往的斜拉橋的建造與使用中，存在著斜拉索體系病害的威脅，給橋梁的使用帶來巨大的安全隱患。因此，本文就關(guān)于斜拉橋斜拉索體系病害的防治展開研討，并提出相應(yīng)的解決策略。

關(guān)鍵詞：斜拉橋;斜拉索;病害;對(duì)策

中圖分類號(hào)：U448.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

近年來，我國(guó)的橋梁建設(shè)工程的實(shí)施有著很大的進(jìn)步，特別是一些跨大水域的橋梁建設(shè)，在我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)中有著很重要的位置。跨大水域橋梁的建設(shè)一般采用的是斜拉橋形式，這種橋梁的穩(wěn)定性較好，適合跨大水域的橋梁應(yīng)用。其中，斜拉橋的建造中，斜拉索的應(yīng)用是確保橋梁穩(wěn)定性的主要工程，通過斜拉索連接橋梁主體與承重支架，能夠確?？绱笏驑蛄翰坏顾⑶揖哂邢喈?dāng)強(qiáng)的穩(wěn)定性。目前為止，我國(guó)建造完成或者是正在施工的斜拉索橋梁有三十余座，僅次于德國(guó)和日本，現(xiàn)居世界第三名。但是，在斜拉橋的建造及使用中，斜拉索的危害給橋梁的安全性帶來了巨大的隱患，不僅是我們國(guó)家，世界上很多建造斜拉橋的國(guó)家都面臨這樣的問題。最近幾年，以往建造的斜拉橋使用壽命已經(jīng)達(dá)到了臨界值，并且在現(xiàn)在正在建造的斜拉橋當(dāng)中，怎樣更好的緩解斜拉索危害帶來的不利影響，成為現(xiàn)在斜拉橋建造所主要思考的問題，攻克這一難關(guān)，對(duì)我國(guó)斜拉橋的建造將會(huì)是里程碑式的意義。

1 斜拉索主要病害及成因

斜拉橋的使用壽命與安全性，主要是由斜拉索決定的，但是在以往的斜拉橋建造過程中，斜拉索在建造與后期的服役中存在諸多的問題，這也就造成了斜拉橋使用壽命縮短，使用期間安全隱患大等弊端。斜拉索的安全性已經(jīng)上升到斜拉橋的安全性及微觀橋梁建筑安全性階段，因此，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)斜拉橋及斜拉索建造當(dāng)中的問題，并予以分析解決，是當(dāng)前斜拉橋建造的主要任務(wù)，同時(shí)也是我國(guó)橋梁發(fā)展進(jìn)程中不可缺少的一項(xiàng)重要工程。

1.1 化學(xué)腐蝕

造成斜拉橋上斜拉索病害的一個(gè)主要原因就是化學(xué)腐蝕，斜拉索的使用材料一般是鋼鐵等材料，雖然有著很強(qiáng)的硬度以耐磨性，但是在化學(xué)腐蝕面前，鋼鐵材料便顯得有些力不從心。斜拉索的使用壽命，直接影響著斜拉橋的使用壽命，但是斜拉索長(zhǎng)期受到化學(xué)腐蝕，很容易給斜拉索造成嚴(yán)重的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致斜拉橋存在安全隱患，因此，在斜拉橋及斜拉索的建設(shè)過程中，解決化學(xué)腐蝕問題至關(guān)重要[1]。

斜拉索在使用期間長(zhǎng)期裸露在自然界中，并且斜拉索的建造材料一般以鋼鐵為主，空氣當(dāng)中的氧化成分或者是自然降水當(dāng)中帶有的酸堿化學(xué)反應(yīng)，會(huì)長(zhǎng)期直接的腐蝕著斜拉索，進(jìn)而造成斜拉索受到化學(xué)腐蝕，減少其使用壽命。

1.2 拉索疲勞

斜拉索在斜拉橋的應(yīng)用中，主要的工作原理是受力拉扯，通過橋自身重量與橋梁承重柱的重力作用，由斜拉索進(jìn)行橋梁固定。但是在斜拉橋的使用中，每天會(huì)過往大量的車輛，這些車輛產(chǎn)生的重力或者是共振力，會(huì)給斜拉索帶來嚴(yán)重的損傷。斜拉索每天都要承受著橋梁的重量及過往車輛的重量，久而久之就會(huì)造成拉索疲勞現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象的發(fā)生，斜拉索的拉扯能力會(huì)大幅度下降，處于一種拉索松弛的狀態(tài)。當(dāng)拉索松弛了，橋梁自身的龐大身軀沒有作用力進(jìn)行保護(hù)，隨時(shí)面臨倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此，拉索疲勞也是斜拉索病害當(dāng)中的主要問題。

1.3 鋼絲斷裂

鋼絲斷裂是由于斜拉索長(zhǎng)期受到腐蝕以及拉索疲勞導(dǎo)致的直接后果，斜拉索在長(zhǎng)期的腐蝕與拉扯下，斜拉索材料主要是鋼鐵材料，很容易發(fā)生斷裂。斜拉索鋼絲斷裂會(huì)對(duì)橋體的安全性帶來很大威脅，當(dāng)鋼絲斷裂達(dá)到一定數(shù)量的時(shí)候，就可以判定為斜拉索失效，此時(shí)斜拉橋也必須進(jìn)行拆除重建，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且還存在一定的安全隱患。

1.4 施工及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

造成斜拉索病害的另一個(gè)主要原因就是施工過程中操作不規(guī)范，以及后期保養(yǎng)不到位。斜拉索在施工建造過程中，施工方式存在問題，直接會(huì)影響到斜拉索的承重能力，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重影響斜拉索及斜拉橋的使用壽命。后期的保養(yǎng)不到位，則會(huì)影響到斜拉索的抗化學(xué)腐蝕能力，長(zhǎng)久性的保養(yǎng)不當(dāng)，則會(huì)嚴(yán)重縮短斜拉索的使用壽命，進(jìn)而給斜拉橋帶來安全問題，見圖1。

1.5 索力松弛退化

斜拉索自身是具有一定彈性的，我們稱之為索力松弛，索力松弛在應(yīng)對(duì)強(qiáng)風(fēng)或者是強(qiáng)水流的時(shí)候，能夠?qū)⒘Ψ稚⒌簦苊庥捎趶?qiáng)風(fēng)、強(qiáng)水流等因素導(dǎo)致斜拉索斷裂，但是隨著使用年限的增加以及后期的保養(yǎng)不當(dāng)，都會(huì)造成索力松弛，進(jìn)而給整個(gè)橋梁帶來安全隱患。

1.6 斜拉索風(fēng)振失效

斜拉索的風(fēng)振能力，是斜拉橋抵抗強(qiáng)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)等主要的能力，但是隨著橋梁的使用時(shí)間增加以及斜拉索的不斷被侵蝕等原因，會(huì)導(dǎo)致斜拉索的風(fēng)振能力失效，這種情況直接導(dǎo)致斜拉橋抵抗強(qiáng)風(fēng)的能力下降，給斜拉橋的使用帶來安全隱患，這也是斜拉索病害當(dāng)中的一個(gè)重要問題[2]。

2 針對(duì)斜拉橋斜拉索病害的對(duì)策

這對(duì)上述的斜拉橋斜拉索在建造及使用中存在的病害，有關(guān)部門一定要予以重視，積極地尋求解決方式，以達(dá)到斜拉橋能夠更持久的，更安全的投入使用。

2.1 加強(qiáng)日常檢查與養(yǎng)護(hù)

斜拉索的使用壽命與使用中的檢查與養(yǎng)護(hù)有著直接的關(guān)系，斜拉索表面的抗氧化涂料會(huì)隨著風(fēng)吹雨淋降低抗腐蝕能力，特別是對(duì)于化學(xué)腐蝕的抵抗能力，會(huì)隨著使用年限的增加而降低。因此，在斜拉索橋梁建設(shè)完成后，要定期對(duì)斜拉索進(jìn)行檢查與養(yǎng)護(hù)。

斜拉索的后期使用中，定期檢查斜拉索主要檢查斜拉索有無斷絲現(xiàn)行，以及斜拉索的韌性或防腐蝕涂料是否減少，在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)問題后要積極的進(jìn)行記錄并解決。斜拉索橋梁建成后的使用過程中，檢查的主要環(huán)節(jié)分布在索套、減震系統(tǒng)、錨具和鋼索。通過定期對(duì)這些環(huán)節(jié)的檢查，能夠有效的排除掉斜拉索、斜拉橋在使用過程中存在的隱患。同時(shí)，在我國(guó)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)下，我國(guó)對(duì)光纖應(yīng)變檢測(cè)傳感技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，通過光纖應(yīng)變檢測(cè)傳感技術(shù)能夠更加快速及準(zhǔn)確地對(duì)斜拉索等部位進(jìn)行檢查，能夠快速排除斜拉索當(dāng)中存在的險(xiǎn)情，在日常的檢測(cè)中有著重要的作用[3]。另外，對(duì)于斜拉索的保養(yǎng)方面，有關(guān)的工作人員要定期的斜拉索進(jìn)行保養(yǎng)，主要是進(jìn)行防腐蝕涂料及錨具的保養(yǎng)工作，定期的鋼索保養(yǎng)與錨具保養(yǎng)，能夠大幅度提高斜拉索及斜拉橋的使用年限。

2.2 對(duì)于斜拉索外形的研究

斜拉索的外形結(jié)構(gòu)對(duì)于其抗風(fēng)與抗強(qiáng)水流有著很重要的幫助，風(fēng)力，風(fēng)速對(duì)于斜拉橋的穩(wěn)定性有著很大的影響，然而斜拉索主要處于風(fēng)的橫截面上，受到的風(fēng)力最直接，因此，斜拉索的外形研究對(duì)于提高斜拉索及斜拉橋的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。

在對(duì)斜拉索的外形研究中我們發(fā)現(xiàn)，采用V型凹槽形式的斜拉索外形能夠更好的抵抗強(qiáng)風(fēng)，以及強(qiáng)降雨帶來的斜拉索震動(dòng)情況，雨水及強(qiáng)風(fēng)能夠順著斜拉索上的凹槽流過及經(jīng)過，能夠更好的保障斜拉索的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證斜拉橋的穩(wěn)定性。另外，把索絲的外保護(hù)套做成帶矩形的突起，也能夠使斜拉索更好的抵抗強(qiáng)風(fēng)與強(qiáng)降水，對(duì)于保證橋梁的正常使用有著積極的意義，見圖2。

2.3 對(duì)于斜拉索以及防護(hù)套管新型材料的研究

以往的斜拉索材料與防護(hù)套管用材，在很大情況下很難經(jīng)得起長(zhǎng)久性的化學(xué)腐蝕，長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕就會(huì)造成斜拉索索絲的斷裂或者是防護(hù)套管的損壞。防護(hù)套管一旦損壞，會(huì)直接威脅到斜拉索的抗腐蝕性，進(jìn)而會(huì)影響整座斜拉橋的安全性。

在斜拉索的設(shè)計(jì)上，現(xiàn)階段廣泛采用耐腐蝕強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)、質(zhì)量輕的材料，通過改變斜拉索材料的方式，能夠在很大程度上降低橋體自身的重量，進(jìn)而能夠減少斜拉索的負(fù)載重量，在很大程度上就會(huì)延長(zhǎng)斜拉索的使用壽命。另外，斜拉索的材料選用新型的材料，在抗腐蝕能力上也有著突出的表現(xiàn)，通過兩方面的優(yōu)化，能夠更大的延長(zhǎng)斜拉索的使用壽命。

2.4 研究設(shè)計(jì)增加斜拉索的抗風(fēng)能力

斜拉索往往處于橋梁的上端，對(duì)于風(fēng)的感知能力極強(qiáng)，特別是強(qiáng)風(fēng)天氣，會(huì)給斜拉索的穩(wěn)定性造成十分不利的影響，長(zhǎng)期的強(qiáng)風(fēng)影響，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致斜拉索鋼絲斷裂，導(dǎo)致整座橋梁陷入維修當(dāng)中。因此，要大力研發(fā)設(shè)計(jì)增加斜拉索的抗風(fēng)能力，特別是在跨度較大的斜拉橋斜拉索的設(shè)計(jì)中，可以通過在主梁或塔柱上安裝阻尼器的方式降低風(fēng)對(duì)橋梁的影響，減少共振給斜拉索帶來的破壞，進(jìn)而增加斜拉橋的使用壽命。

3 結(jié)語

在目前階段，我國(guó)的斜拉橋斜拉索建造雖然處于世界領(lǐng)先地位，但是，在斜拉索的設(shè)計(jì)當(dāng)中依舊存在諸多問題，如果這些問題得不到解決，則會(huì)直接影響橋梁的使用情況。因此，在長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)與研究中，通過改變斜拉索的整體空間結(jié)構(gòu)與改變斜拉索保護(hù)管套材質(zhì)的方式，能夠更好的延長(zhǎng)斜拉索的使用壽命。并且，在斜拉索橋梁的日常使用及維護(hù)中，相關(guān)的工作人員一定要加強(qiáng)檢查與維護(hù)，確保斜拉橋能夠更好的服務(wù)于人們的生活。

參考文獻(xiàn)：

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