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保障桥梁缆索安全,做好缆索用钢丝检测

保障桥梁缆索安全,做好缆索用钢丝检测
2022.06.01
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作者:中钢国检
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随着我国基础设施建设进程的推进,以及桥梁设计和建设技术的发展,为了满足更高的交通需求,更多大跨度桥梁建设并投入使用。因具有其他类型桥梁无可比拟的结构优势以及大跨度能力,加上符合工程美学要求的外观,许多大型、超大型桥梁都建成悬索桥或斜拉桥等缆索桥梁。

 

大桥

 

桥梁缆索结构是缆索桥梁的主要承重传力构件,主要包括悬索桥、斜拉桥和拱吊桥等的主缆、吊索和斜拉索。其安全耐久性能直接影响着桥梁的正常使用和整体安全,因此可以说桥梁缆索结构是缆索承重桥梁的生命线。若桥梁缆索出现缺陷或伤损失效,造成结构出现病害或劣化,就可能会导致桥梁垮塌,甚至出现人员伤亡的严重事故灾害,给各方带来严重损失。

 

除少数斜拉索和吊索应用过杆件和碳纤维增强塑料材料外,目前我国绝大部分桥梁缆索系统是由高强度钢丝或钢绞线、钢丝绳等钢丝制品组成。而缆索的断丝情况直接关系到缆索的强度、寿命情况,从源头把控钢丝质量,并有效、及时监测缆索的断丝对整个桥梁的安全运营至关重要。

 

大桥4

 

断丝成因

缆索钢丝的破坏和失效有多种表现形式,锈蚀是钢丝破坏的一种最初表现,而断丝则是钢丝破坏失效的一种直观形式。通过分析发现,造成断丝现象的原因有多种:

  • 盘条本身的疏松、夹杂、气泡、成分偏析等缺陷给成品钢丝留下断裂隐患点,随着成品钢丝在整体结构中受力的持续,最终出现断丝。
  • 在架索和后续施工过程中,因扭绞、紧缆、索夹安装、拆卸工作通道等操作不当而造成的断丝。
  • 运营过程中受动态荷载作用,加上环境腐蚀、应力腐蚀和疲劳等因素,造成钢丝在使用过程中断裂。
  • 受生产工艺、不可抗力及其他因素而导致的断丝。

 

加强质量检测与控制

桥梁缆索通常跨越江、河、湖、海,长期处于风雨、潮湿和污染空气的大气环境中,非常容易发生腐蚀现象,加上缆索所持续承受的动静荷载等因素,大大增加了缆索在使用过程中的安全风险。为满足桥梁缆索对钢丝各项性能的要求,应从多个方面对钢丝质量进行检测和把控,以防止在使用中出现问题。

 

大桥2

 

  • 加强原材料的理化成分分析和金相分析。

碳、锰、硅、硫、磷、铜等化学成分及杂质含量等对钢丝性能有着较大的影响,在CJ/T 495-2016《城市桥梁缆索用钢丝》中明确要求,制造钢丝用盘条的硫、磷含量应不超过0.025%,铜含量应不超过0.2%。另一方面,钢丝的机械性能与其金相组织有着较为密切的关系,细密的金相组织可使钢丝在延伸率与强度等方面具有更大的优势,所以对材料金相的检测也不容忽视。

 

  • 严格检测钢丝成品几何尺寸。

若钢丝几何尺寸不符合相关要求,将会给桥梁缆索造成严重影响,应通过包括钢丝直径、直径偏差及不圆度等在内的指标对钢丝尺寸进行检测,若钢丝有金属镀层,其公称直径、公称截面积、每米参考质量均应包括镀层厚度。

 

  • 对缆索用钢丝全面进行力学性能检测。

根据相关规范要求,对钢丝进行疲劳性能、抗拉强度、弹性模量、扭转、伸直性能、冷镦性能等方面的检测。要通过科学的检测方法和手段及时发现隐藏的质量问题,以便采取积极的应对措施,对于不符合相关力学性能要求的材料,要坚决不能使用。

 

大桥3

 

在桥梁设计和建设时,充分考虑多种影响因素,对后期桥梁安全有着决定性的影响,而对于运营中的桥梁,持续的监测和及时的维护依然十分必要。对于缆索结构桥梁,若缆索存在锈蚀或断丝时,应根据实际及时进行检查,尤其是当断丝较多时,应制定完善的检测和维修方案,以保证桥梁结构的安全性。

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