拉索吊索的耐久性

拉索吊索的耐久性第1页/共24页目录一、拉吊索耐久性的必要性二、耐久性拉吊索的研究三、拉吊索寿命预测第2页/共24页一、拉吊索耐久性的必要性耐久性：指结构及其构件在可能引起材料性能劣化和结构承载性能退化等因素下，在设计期内维持其应有的性能。

迄今为止发现的斜拉桥、中下承式无刚性系杆拱桥，桥梁面横梁仅有吊杆支撑，吊索断裂会引起桥梁坍塌，且吊杆断裂没有先兆、无法预防！-----脆性破坏！第3页/共24页现状简图由上图得知的是：大部分的缆索系统使用寿命在20年以下。按照桥梁的设计基准期是100年，可见，在此期内至少换4-6次。

第4页/共24页二、耐久性拉吊索的研究拉吊索的组成：钢丝索、锚具和防护。环境因素疲劳因素承载力可靠度人为因素第5页/共24页方法一

堵问题1、热挤HDPE（高密度聚乙烯）护套老化2、拉吊索运输、安装及运营过程中防护不当导致PE护套提前开裂3、使用环境的影响第6页/共24页方法二疏（新型智能耐久拉吊索设计）理念：允许拉吊索与大气接触，但通过严格控制大气的成分、温度和湿度来防止拉吊索的腐蚀。研究表明:大气对金属的腐蚀在很大程度上取决于大气的成分、温度和湿度。(1)纯净的空气对碳钢的腐蚀很小，且随着湿度的增加只有轻微的增加。(2)在污染空气中，当相对湿度不高于70%时，即使长期作用，对碳钢的腐蚀也

是较小的。(3)被硫酸铵和煤烟固体粒子污染的空气也使金属腐蚀加速。第7页/共24页空气相对湿度与腐蚀速率曲线第8页/共24页干空气除湿系统设计实例第9页/共24页新智能耐久拉吊索构造图第10页/共24页针对于传统的拉吊索构造进行适当的调整，在下锚具端植入不锈钢导管，使其成为侵入索体内部水分的排出通道，从而实现索体内自排水功能。为了对索体内部进行空气干燥处理，上锚具也与下锚具一样，作为排湿进气的通道。为了和外置的进气管道及温度湿度传感器进行连接，不锈钢导管端部加工成外螺纹形式。第11页/共24页新型智能拉吊索测湿、排水实验（1）测湿、排水、干燥实验用烧杯将水灌入实验索上端锚具不锈钢管中，水沿不锈钢管进入索内部

测水、排水实验数据次数灌水体积（ml）流出总体积（ml）150040025008503500135045001850501860（半个小时后）第12页/共24页为了检测干燥气体干燥效果，采用的干燥气体为瓶装氮气。将进气管插入上锚具导管，开启氮气瓶和减压阀，利用氮气对残留水进行干燥处理。并通过温度湿度采集系统对索体内部温度进行实时监控。

数据重复测湿、排水及干燥实验结论第13页/共24页三、拉吊索寿命预测腐蚀老化环境承受高应力第14页/共24页（1）护套耐久性变化过程第一阶段第二阶段第三阶段HDPE中抗氧化剂的消化过程抗氧化剂耗尽，过氧化氢开始聚集过氧化氢降解，产生自由烷基，出现材料变脆第15页/共24页

第16页/共24页（2）钢丝耐久性影响参数

因素温度盐粒子二氧化硫第17页/共24页钢丝的耐久性用以下公式评定：C=C0（T-t0）nC----总腐蚀深度C0----第一年的腐蚀深度T----腐蚀持续时间，以年为单位T0----镀锌层耗尽需要的时间n----与腐蚀材料与环境有关的常数第18页/共24页（3）拉吊索寿命预期目前没有成熟实用的模型描述护套的损伤演化过程，无法对护套开裂时间进行模拟。于是，做出以下假设与规定：（1）拉吊索的损伤演化过程模拟起始于拉吊索病害检测，检测前的拉吊索损伤演化过程不必模拟（2）通过检测，所有护套开裂以及开裂处钢丝的锈蚀等级都被记录（3）在新开裂处钢丝的锈蚀时间较短，锈蚀程度比已发现破损处钢丝的锈蚀程度低第19页/共24页拉索损伤演化的大致过程护套破损，钢丝锈蚀护套完好检测并修复护套护套破损，钢筋继续锈蚀检测并修复护套拉索破坏护套破损，钢筋继续锈蚀检测并修复护套第20页/共24页拉吊索的剩余使用寿命公式判定：

R（t）-s≤0

r-使用寿命为t时，考虑吊索内锈蚀分布计算得到的拉吊索承载力S-拉吊索极限承载力第21页/共24页拉吊索剩余使用寿命评估框根据疲劳荷载计算钢丝裂纹扩展修正钢丝单元拉索锈蚀分布模拟按拉索构造划分钢丝单元根据锈蚀程度分布确定钢丝单元的锈蚀程度钢丝单元是否达到疲劳门槛值根据钢丝损伤演化模型计算各钢丝单元的力学性能下一年的拉索