[摘 要] 斜拉橋雖具有跨越能力大、結構型式簡潔、受力明確、空氣動力穩定性好、結構輕巧美觀等優點，但拉索腐蝕退化和疲勞抗力衰減已經成為影響橋梁結構使用壽命、嚴重威脅橋梁結構服役安全的最主要因素之一。將斜拉橋中斜拉索的病害進行治理，對避免重大安全事故的發生及減少全壽命周期內橋梁的總成本具有重要的科學意義和工程意義。

　　[關鍵詞] 斜拉索 ; 病害; 構成

　　[Abstract]: Cable-stayed bridge has large spanning capacity, simple structure type, the force is clear, aerodynamic stability, lightweight structure, aesthetic advantages, but the cable corrosion degradation and attenuation of fatigue resistance has become one of the most important factor for a bridge structure service life, a serious threat to the bridge structure serving the safety. Cable-stayed bridge in the diseases control, to avoid the occurrence of major accidents and to reduce the bridge across the life cycle cost has important scientific significance and engineering significance.

　　[Key words: cable-stayed; disease; constitute

　　中圖分類號：U448.27 文獻標識碼：A 文章編號：

　　斜拉橋是一種由索、塔、梁三種基本結構組成的復雜結構體系，具有自重輕，跨越能力強，施工便捷，墩臺少，防洪、通航性能好;剛度大、伸縮縫少，行車平順舒適;抗風能力強;造型美觀、雄偉、挺拔等優點，是跨越大江大河的首選橋型之一，迄今為止，我國己建成各類斜拉橋一百余座。拉索是斜拉橋上的主要承力構件，擔負著將主梁荷載傳遞到橋塔上的任務。由于拉索結構十分纖細，這使其成為斜拉橋結構體系中對病害最敏感的構件。在迄今發現的斜拉橋病害中，出現在拉索的病害占了絕大部分。這些病害導致拉索力學性能退化，耐久性降低。

　　一、斜拉索的損傷

　　斜拉索損傷主要有腐蝕損傷以及疲勞性能損傷：

　　1、腐蝕損傷

　　拉索的腐蝕主要是由于鋼索與周圍介質發生電化學作用，造成氧化還原反應所致。在拉索鋼材中的合金元素、滲碳體及其它雜質往往構成陰極，鐵元素構成陽極，當拉索表面凝結和吸附水汽而形成水膜時，就構成無數微電池，拉索就會被腐蝕。空氣中的氧、二氧化硫、二氧化碳及氯離子等還會不斷地溶解到水膜中去，促進鐵元素的電離，加快鋼索腐蝕速度。類似金屬腐蝕，斜拉索腐蝕形態可分為兩大類，即全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕常稱為均勻腐蝕;局部腐蝕可分為點蝕、磨損腐蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞等。

　　要防止鋼索腐蝕，就要防止鋼索與腐蝕介質接觸，因而鋼索防護的一個重要原則就是將它與大氣隔離。斜拉橋拉索常見防護措施大致有以下幾種：(1)全封閉索防護;(2)單根鋼絲鍍鋅防護;(3)單根鋼絲鍍鋁防護;(4)化學涂層法;(5)套管壓漿法;(6)直接擠壓護套法。目前國內外大量采用熱擠塑高密度聚乙烯(HDPE)護套加聚氨酯(PU)彩色護套的擠包護層扭絞型拉索。

　　2、斜拉索的力學性能與疲勞性能損傷

　　斜拉索包括拉索和錨具兩大部分。拉索承受拉力，錨具用來錨固拉索傳遞的索力。目前鋼拉索主要有如下幾種形式：鎖合式螺管索;螺旋鋼絞線索;平行鋼絲索;平行鋼絞線索。

　　斜拉索兩端配裝合適的錨具后才成為可以承受拉力的拉索。良好的錨具可保證拉索的靜載性能不受影響，但拉索的動載性能卻不可避免地要稍低于索中單絲的性能。通用錨具種類有如下幾種形式：鐓頭錨;冷鑄鐓頭錨;熱鑄錨;夾片群錨。前三種錨具都事先安裝固定在拉索上，張拉時千斤頂張拉錨具，稱拉錨式錨具;配裝夾片群錨的拉索，張拉時千斤頂直接拉鋼索，張拉結束后錨具才發揮作用，所以夾片群錨又稱拉絲式錨具。

　　斜拉索所用高強鋼絲或鋼絞線與錨固體系的疲勞性能一般是通過疲勞試驗來評估的。以往認為斜拉索錨具處的疲勞破壞是斜拉索疲勞破壞的最主要結構部位，調查測試和工程實踐證明，由于在長拉索自由長度內鋼絲和鋼絞線缺陷的增加，使在自由長度內破壞的可能性也增加了。單根鋼絲或鋼絞線試驗是確定鋼絲及鋼絞線疲勞性能的簡易方法。由于鋼索自由長度內的破壞影響到鋼絲和鋼絞線的疲勞性能，所以還需要建立單根鋼絲或鋼絞線試件疲勞性能與長拉索自由長度部分疲勞破壞之間的關系。

　　二、斜拉索的病害

　　1、索體病害

　　根據調研，護套和高強鋼絲均容易發生病害，此外，某些填充劑也可能導致嚴重的索體病害。

　　護套的損傷形式主要受制作材料以及環境影響。國內拉索護套多采用HDPE，其病害為開裂，具體表現形式包括龜裂、劃痕、刮痕、裂縫等。

　　護套開裂可能源于以下原因：

　　(1)拉索在制作過程中受到初始損傷而開裂;

　　(2)在卷盤運輸過程中，位于內圈的拉索護套由于卷繞的直徑較小，始終保持較高應變，導致應力開裂。

　　(3)在施工過程中，施工方由于操作失誤或重視程度不足，在成品索搬運及安裝過程中未采取必要的保護措施，導致護套損傷。

　　(4)在對拉索進行病害檢查時，沿拉索移動的檢測小車難免會與護套發生接觸，在摩擦擠壓過程中導致護套損傷;

　　(5)由于HDPE老化，護套延伸率降低，最終開裂;

　　(6)采用PE十PU雙層護套的拉索，由于兩種材料的熱膨脹系數不同，且兩層護套間的粘結力較弱，使護套從兩層材料的交界位置剝裂;

　　(7)修補破損護套時必須加熱破口附近的護套。補好后，HDPE冷卻收縮，在護套上產生附加拉應力，導致不久護套再次破損。

　　2、拉索錨頭病害

　　已知的錨頭病害包括銹蝕、開裂和變形。

　　銹蝕是錨頭最常見的病害，通常出現在錨杯外螺紋等易于積水積塵的部位。如拉索錨杯未設置端蓋或端蓋密封不嚴，則可能導致內螺紋、錨板甚至鋼絲鐓頭銹蝕。

　　OVM錨具通常采用工地填充灌注膠等柔性填充劑的方式進行錨內防腐，防腐效果受材料及施工質量控制，但由于這種錨具在國內應用時間還較短，因此這種防蝕措施的效果還有待進一步觀察。

　　錨頭變形主要發生在拉索出廠前的超張拉檢驗過程中，典型現象是錨板回縮。

　　3、其它相關構件病害

　　拉索系統其它設施中的常見病害包括下錨箱滲水、錨箱銹蝕等。

　　下錨箱滲(積)水屬于拉索系統常見病害，滲水來源于梁體導管與索體間空隙中的積水。滲水量受降雨持續時間和降雨強度影響，由此判斷積水源于索面(橋面)雨水，是導管口與拉索護套間密封失效造成的。

　　錨箱銹蝕是另一種常見病害，錨箱滲水、防蝕涂裝失效是發生這種病害的主要原因。

　　下錨箱前端焊接的鋼導管在焊趾處開裂。這種病害是由于拉索在振動過程中反復碰撞鋼導管造成的，更換導管并安裝減震器后這種病害未再發生。某些橋梁拉索上還安裝有避雷針、裝飾用燈具等附件，這些設施也可能出現各種形式的損壞，因其不危害拉索的正常使用功能，對這些病害不再贅述。

　　4、拉索系統致命性病害總結

　　拉索系統病害中，鋼絲銹蝕和開裂具有出現頻率高，檢測困難，降低拉索承載力，無法修復的特點，對拉索的危害性最大。而鋼絲銹蝕是決定拉索極限承載力和剩余使用壽命的最致命性因素。

　　拉索的其它病害中，僅錨頭開裂對拉索承載力有較大影響，但這種病害極為罕見。鑒于錨頭開裂病害發生概率小，容易檢測，且損傷演化速度比鋼絲慢，認為錨頭開裂對拉索壽命的影響可以忽略。

　　護套開裂不會直接降低拉索的承載力，但關系到索體鋼絲的銹蝕起始時間，間接對拉索承載力產生影響。護套開裂可在橋面通過望遠鏡檢測，且護套開裂可通過加熱修復，因此危害性比鋼絲病害小。

　　三、結語

　　研究斜拉索全壽命服役期內的腐蝕、力學性能和疲勞性能，發展基于斜拉索健康監測技術的拉索安全評定、服役壽命預測和全壽命設計方法，通過定性分析斜拉橋基于壽命的可靠度，可以更好的避免重大安全事故的發生及減少全壽命周期內橋梁的總成本。