影響斜拉索耐久性的因素及防治措施介紹

摘要：從多方面介紹了影響斜拉索耐久性的多種因素，并根據研究結果提出了相應的防護措施。

關鍵詞：斜拉索 腐蝕 振動 疲勞 防護

一、前言

斜拉索是斜拉橋的主要傳力構件，承受很大的拉力，而且截面尺寸比較小，處于高應力狀態，對外界的影響非常敏感，即使局部受到輕微的損傷，也會加劇索的損壞速度，使其達不到設計使用年限。國內外不少橋梁在建成不長時間后，就損傷嚴重，不適于繼續承載，需要耗費大量人力物力換索。因此如何增強斜拉索的耐久性是一項十分重要的課題。

二、削弱斜拉索耐久性的因素及防護措施

斜拉索的腐蝕是影響斜拉索斜拉索耐久性的首要原因。引起斜拉索腐蝕的原因有一般的氧化反應和電化學反應兩種。其中電化學反應是主要原因。

（一）索體的防腐

在制造階段，高強鋼絲的防腐通常采用表面鍍鋅的方式。鍍鋅層要滿足規定的技術要求，要使得鍍鋅層均勻、連續、牢固的附著在鋼絲上，厚度要達到要求。渡完鋅后，不得有裂紋、斑痕、機械損傷。檢驗鍍鋅層均勻性時，采用浸硫酸銅實驗。檢驗鍍鋅鋼絲質量的主要指標見表1-1。

鋼絲的纏繞帶的PH值要成中性，嚴禁其受潮，否則成索后，會將水分封在拉索里面，受冷凝結后會成為原電池的電解液，加劇對鋼絲的腐蝕。

在制造階段，拉索在擠塑過程中，PE護套受熱要均勻，防止因較大的溫度應力，使PE護套開裂。應使拉索中各根鋼絲或鋼絞線的受力相同，否則在腐蝕環境下，受力較大的鋼絲先發生破損斷裂，索力將進行再分配，當拉索損傷積累到一定程度后，拉索結構將可能發生突然斷裂。

在運輸、安裝階段，在運輸、吊裝過程中，PE護套容易損傷，拉索裝卸過程中必須采用專用吊具。長索張掛過程中在拉索與索夾接觸的地方要加墊橡膠墊。

采用新型材料及技術，例如：防腐油性蠟，在平行鋼絲斜拉索內填充防腐油性蠟，一方面可以排出鋼絲間隙中空的氣，以免水蒸氣凝結產生“冷凝水”，為原電池提供電解液。另一方面可以起到潤滑作用，減弱平行鋼絲斜拉索的鋼絲之間的接觸磨損，從而能延長斜拉索的使用壽命。但蠟狀填充物在高溫下會變成流

體或氣體，揮發掉，這種方法存在一定的局限性。還可以采用碳纖維復合材料，由碳纖維復合材料制成的拉索具有輕質、高強、耐腐蝕、耐疲勞等優良特性。但其通常表現為各向異性，其剪切強度僅為抗拉強度的5%~20%。它的極限延伸率差，其破壞形態為脆性。

（二）錨具的防護

錨具表面一般要鍍鋅和涂裝。鍍鋅層的質量要達到規范要求。為消除其氫脆現象，鍍鋅后要進行脫氫處理，并檢驗其氫脆性。要對拉索錨具，進行探傷。此外還應對填料應進行嚴格的檢驗，不得含有腐蝕性成分。

用高性能密封膠對端蓋、連接筒口進行密封。斜拉索錨具的密封性要好，以防止水汽的進入。要對拉索的索端進行水密性試驗，檢驗其密封是否有效。

錨具露出錨板的部分直接暴露在大氣中，容易銹蝕，應采用一定的防護措施。常采用的處理方法是：利用法蘭連接板安裝不銹鋼防護罩。

（三）索體與錨具結合部位的防腐

索體與錨具的結合處有一段索的PE要剝開，以便于錨固鋼絲，這一區間極易腐蝕。因此所填充的填充低熔點合金或環氧混合料應沒有腐蝕性。在抗疲勞結構的連接管和索體分界處要用橡膠密封圈密封。

（四）斜拉索塔、梁錨固區的防護

斜拉索在塔、梁上的錨固區的套筒內具有隱蔽性，容易在鋼護筒內進雜物積水，加劇其腐蝕?？赏ㄟ^在套筒內填充聚氨酯泡沫進行防護。

梁上斜拉索的橋面錨固區，雨水會順索體下流，護筒內容易積水，進而腐蝕索體和錨具的結合部位。護筒內應安裝減震橡膠圈和端口密封裝置。

（五）斜拉索的減振

斜拉索在外界因素的作用下，會發生不同機制的振動，有渦激共振、尾流馳振、風雨激振、抖振及參數共振五大主要類型。

這些振動會降低斜拉索的耐久性。首先，它可使得索內鋼絲摩擦，加劇防腐層的破壞。其次，振動容易使錨固區疲勞。再次，斜拉索大幅振動引起斜拉索錨固端產生反復彎曲應力，記憶破壞斜拉索根部的防護裝置，導致錨具和鋼絲疲勞破壞。

因此要采用一定的措施進行斜拉索減振。較簡單的一種方法是通過改變拉索的外形來改變拉索的空氣動力特性。索表面粗糙處理對抗風雨振也有一定的幫助。

采用較多的辦法是用粘彈性高阻尼材料在斜拉索端部鋼導管的入口設置一個附加阻尼支點。當斜拉索稍有振動，阻尼襯套就會受到擠壓并吸收能量，發揮減振作用。設置外置式減振器或輔助索，減震效果會更明顯有效。

（六）斜拉索的疲勞

斜拉索的抗疲勞性能已經成為設計的一項重要指標。在規定的應力變幅下，拉索在承受200萬次的荷載循環后，其強度不小于原來強度的95%。斜拉索錨具處的疲勞破壞是斜拉索疲勞破壞的最可能因素。

根據現有的研究結果，應在結構方面和材料方面提供一定的防護措施。

三、結論

結論：雖然增強斜拉索耐久性不是一個新的課題，但其非常重要，需要繼續加深研究。本文從防腐、減振等方面對減弱其耐久性的方法進行了分析，并提出了相應措施，有助于增強斜拉索的耐久性。

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