论文部分内容阅读
主缆作为悬索桥最主要的结构构件,长期暴露于自然环境下,不可避免的与环境中的腐蚀性介质接触,造成主缆钢丝腐蚀,同时主缆不能像吊索一样进行更换,根据国外的经验,若养护措施不到位,在运营数十年以后,主缆内部钢丝可能会出现严重的腐蚀情况,影响悬索桥结构的安全。自1992年我国第一座现代悬索桥汕头海湾大桥建成通车,至今已有27年时间,悬索桥主缆的腐蚀问题将成为桥梁养护、评估的下一个研究重点。本文首先介绍了国内外学者对主缆平行钢丝的腐蚀试验研究,并阐述了悬索桥主缆的结构形式。结合相关文献分析了悬索桥的主要病害及机理,总结了主缆钢丝腐蚀的两大原因,即环境因素中的温度、湿度、腐蚀性介质的侵蚀,以及自身特性下的应力状态、材料敏感性。随后统计了国内外与依托工程采用类似的主缆防腐系统的失效时间,并提出了本依托工程主缆防腐系统的失效时间,同时计算出主缆镀锌层腐蚀完毕所需时间,取较小值作为主缆钢丝基体开始腐蚀的时间;根据依托工程主缆所处环境的温度、相对湿度、主缆恒载作用下的应力值等计算主缆钢丝的腐蚀电流密度;以腐蚀电流密度为基础,分析钢丝在均匀腐蚀情况下的截面损失率以及弹性模量的损失量,并在此基础上提出主缆腐蚀分级标准;以郭家沱长江大桥为依托,建立主缆腐蚀情况下的Midas/Civil有限元模型,计算在恒荷载与活荷载组合工况下主缆、吊索、上下弦杆、斜腹杆以及主塔关键截面处应力值与内力值,进而计算结构动力自振频率以及振型;研究主缆在不同腐蚀年限下,主缆腐蚀对全桥各关键部位力学性能的影响,以及结构自振频率变化规律。最后研究悬索桥主缆的强度评估方法,结合依托工程,计算出不同腐蚀状况的钢丝数量、拉伸强度以及在有效恢复节段内的腐蚀钢丝在评估节段内恢复的强度,最后采用相应的强度模型评估主缆强度,可为悬索桥主缆状态评估提供参考。