淺談市政橋梁工程中索結構若干問題

魏加榮

（江蘇恒大建設有限公司江蘇省宿遷市 223800）

淺談市政橋梁工程中索結構若干問題

魏加榮

（江蘇恒大建設有限公司江蘇省宿遷市 223800）

索結構在橋梁工程中得到了日益廣泛的應用，索結構由于其優異的材料性能特點，在橋梁等多種工程中得到廣泛應用，為保證長期安全使用，對索結構的防腐應采取綜合工程措施。目前對構成索結構的材料采取的基本防腐處理措施主要為熱浸鍍鋅。

橋梁工程；索結構應用；索結構腐蝕；索結構防腐；熱浸鍍鋅

前言

我國橋梁建造水平和需求不斷提高，在對橋梁與運輸服務的綜合效益和周邊環境相協調的景觀要求與結構使用壽命相一致的耐久性設計等方面都提出了更高的要求，橋型索結構的應用日趨普遍的是懸索、斜拉等橋型索結構。

1 索的組成

索是受拉單元的統稱?，F代工程用索的嚴格定義涉及到三個術語：線材、線股、鋼絲繩。線股由線材相互絞合而成，幾根線股圍繞著一個核心均勻放置后絞合形成鋼絲繩。而索是對各種鋼絲繩的總稱。

（1）索的強度可達到1600～1800MPa，彈性模量約190MPa。

（2）索結構分析過程的狀態

①初始態即結構只有初始幾何形狀，無預應力、無自重、無外部荷載的狀態。②成型態即結構在預應力和自重作用下的狀態。此時結構具有了初始剛度。③荷載態即結構在成型態的基礎上施加外部荷載后的狀態。

2 索結構在橋梁工程中的應用

索結構在橋梁工程中得到了日益廣泛的應用，根據索的應用部位、結構受力及變形特點，主要包括纜索、拉索及吊索等多種類型，索的材料主要由鋼絲束、鋼絞線、鋼絲繩等柔性構件構成。

目前，從橋梁跨度、橋型構造特點、結構美觀、施工條件等各種因素綜合考慮，索結構在橋梁工程中的應用前景十分廣泛，包括永久工程及臨時工程等，尤其是鋼索的柔性結構特點對施工可以帶來很大便利。

3 橋梁索結構應用中防腐問題

索結構基本為體外構造，暴露于大氣環境之中，處于十分不利的腐蝕環境條件，因此橋梁工程必須充分考慮其很高的防腐性能要求，不僅包括索的自身防腐處理，對其與相關構造的銜接處理也需予以高度重視，且在很多情況下成防腐薄弱環節及影響結構安全的控制因素，必須采取有效措施切實保證其耐蝕性要求，為確保結構整體安全創造有利條件。

4 索結構的腐蝕特點

索結構在橋梁工程的應用環境特點基本處于高空之中，主要的腐蝕環境是大氣環境腐蝕，在高緯度地區，對懸索橋主纜索通常還要考慮到積雪對纜索的影響。

4.1 橋梁索結構的材料應用問題

目前構成橋梁索結構的材料基本為高強度鋼絲或鋼絞線組成，鋼絲繩在懸索橋吊索中也有較多應用，而鋼絞線或鋼絲繩也是由不同直徑的鋼絲在工廠再加工而成，因此高強度鋼絲是橋梁工程中索結構的最基本材料，屬冷撥碳素鋼，包括強度等各項技術指標不斷取得提高，目前在不進行鍍鋅處理等條件下其標準強度多為1860MPa，而2000MPa及以上標準是今后的發展方向，且多采用低松弛系列，能夠更好地適應工程實際需要。

橋梁索結構鍍鋅處理標準問題：

在對鋼絲進行鍍鋅處理過程中，鋼絲表面會有一定損傷，因此鍍鋅鋼絲（或鋼絲繩）的抗拉強度等有所降低，目前相關標準中通常采用1600～1700MPa。由于鋼絲的含碳量較高，通常在0.75～0.85%之間，因此塑性條件相對較差，在沒有進行防護的條件下其抗腐蝕性很差。

4.2 鋼絲自身腐蝕問題

4.2.1 應力腐蝕處理方式

防止應力腐蝕破裂的主要方法是消除或減少其應力狀況，并且通過改變介質的腐蝕性（添加緩蝕劑），選用耐應力腐蝕破裂的金屬材料，從而避免相關腐蝕的出現。

4.2.2 疲勞腐蝕處理方式

減少疲勞腐蝕的主要方法是選擇適應相關腐蝕環境的抗腐蝕的材料，同時對材料表面進行鍍鋅、涂漆等方法減輕疲勞腐蝕的作用。

5 鋼絲的熱處理問題

5.1 熱浸鍍鋅處理

把鋼鐵浸入溫度達440～465℃或者更高溫度的熔化鋅中進行處理的過程，鐵基體與熔鋅反應，形成鐵-鋅合金層覆蓋在整個工件表面，鍍鋅表面有一定的韌性，可耐很大的摩擦及沖擊，同時與基體有著良好的結合。

5.2 鋼絲熱浸鍍鋅的基本工藝流程

除油→水洗→酸洗→水沖洗→熔劑處理→烘干→熱鍍鋅→后處理→收線→成品。熱浸鍍鋅的鍍層厚度通常在50～250μm，對于鋼絲要求其鋅層重量控制在300g/m2以上，同時對附著力按有關要求進行嚴格的檢查控制。

5.3 熱浸鍍鋅工藝的應用

熱浸鍍鋅工藝在橋梁工程中得到了廣泛應用，尤其是在各類索結構的防腐處理中應用更是極為普遍，是目前對鋼絲防腐處

理的常規工藝方法，對鋼絲進行熱浸鍍鋅可以有效防止或減小索結構在制造、運輸、架設以及使用過程中的銹蝕，結合其它合理的防腐處理措施，切實保障其耐蝕要求，進而為整個工程的安全長期使用提供良好條件。

6 索結構的不足之處

（1）計算分析難度較高；由于索結構的拉索在未施加預應力時，整個結構沒有剛度，不能成形，因此施工比較困難。

（2）在承載之后，一部分拉索預應力不斷降低，最終松弛而退出工作，為了提高結構的承載力，就必須增大索的預應力；預應力損失影響嚴重；較高的預應力使得外環圈梁的內力也非常大，其截面也必須相應地增加。

（3）索結構在荷載作用下會產生比較大的變形，如果采用剛性材料做屋面，在較大的變形下比較容易產生裂縫；節點外的荷載對索穹頂結構也會產生非常不利的作用；節點不成熟、結構成本相對較高等。

[1]李艷陽.市政橋梁下部結構施工技術的應用探究[J].門窗，2014，10：110～111.

U445.57

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1673-0038（2015）47-0246-02

2015-11-9