1、桥梁概念设计浅谈斜拉索使用寿命桥梁概念设计摘 要国内外知名桥梁拉索破断寿命据统计在 2-16 年，很少超过 20 年，平均为桥梁服役寿命的 1/10 左右。随着桥梁拉索技术的改进，有望增加其平均寿命。而统计表明桥梁拉索的破断寿命是分散的、不确定的、无定向定量规律的，本文将从斜拉索的布置方式、倾角作为受力切入点，探索斜拉索及其系统的损坏。关键词斜拉桥 斜拉索系统 使用寿命桥梁概念设计目录一、拉索布置 .11.辐射形 .12.扇形 .13.竖琴式 .1二、斜缆的倾角 .1三、影响斜拉索系统使用寿命主要原因 .11. 腐蚀 .12. 振动影响 .13. 疲劳影响 .14. 安装与养护不当 .25.
2、拉索松弛影响 .26. 意外事故 .2四、换索两大原因 .2五、斜拉索索力的调整与更换 .2参考文献 .2桥梁概念设计1一、拉索布置1.辐射形拉索倾角大，传递竖向荷载的效率高，而且张力水平分力也比较小，可以减轻主梁的轴向压力。缺点是塔顶锚固过于集中，构造处理也非常困难，因此，除拉索数量不多的小跨斜拉桥以外很少采用。2.扇形拉索在索塔锚固分散到一定高度范围，其分布范围由锚固构造要求确定，一般两个锚固点的间距为 3-4m 左右。这种布置方式索力传递接近于最合理，构造也能满足施工要求，是斜拉桥普遍采用的一种结构形式。3.竖琴式拉索布置是平行布置拉索的结构体系，最大特点是避免拉索之间相互交叉的视觉效应
3、，拉索长度变化有韵律，景观效果好。而且对主梁的轴向变形约束刚度大。缺点是竖向的传力效果比较差。当拉索布置对斜拉桥经济性影响不大时或者从景观需要考虑，实际可采用竖琴形的拉索布置形式。二、斜缆的倾角如图一所示，假设塔高 h 及主跨的水平力 H 为不变的常数，锚索倾角 及边跨跨度 L1 为可变数。拉索轴力 Nc 与截面积 Ac 与 cos 成反比。斜缆长度 Lc 与 sin 成反比，斜缆的体积（或重量）为其截面积与长度之积。图 1 斜缆的倾角三、影响斜拉索系统使用寿命主要原因1. 腐蚀：腐蚀是斜拉索损坏的主要原因。引起斜拉索腐蚀的常见因素有：氧化、水、电化电位（氢离子、三氧化硫、二氧化氮）、持续作用
4、于斜拉索的拉应力等，这些因素都会引起钢材腐蚀，产生应力腐蚀裂缝和氧化断裂。2. 振动影响：斜拉桥在车辆、风荷载作用下容易产生振动。尤其是长斜拉索，风致振动的幅度更大，次数更多。这样的振动会加剧应力幅值的变化，产生局部附加应力，导致断丝等。3. 疲劳影响：腐蚀以后的高强钢丝与荷载应力、环境因素叠加，会使其抗疲劳性能显著降低。桥梁概念设计24. 安装与养护不当：安装时斜拉索拉力误差（过大）、不注意防锈、疏于养护都会加剧斜拉索的损坏。在制造运输过程中的意外刻伤也会导致其钢丝应力集中，使其抗疲劳能力下降。5. 拉索松弛影响：由于拉索松弛伸长，拉索无法维持原有的长度和应力，而拉索防护体系又无法适应拉索的
5、大延伸量，加之防护体系各部分更是无法变形一致，从而使防护体系出现裂缝，盐分和其他化学物质就能趁虚而入，侵蚀钢丝。6. 意外事故：桥上发生火灾或爆炸等高温引起斜拉索烧伤，钢丝退火，使其力学性能降低。交通事故中失控车辆冲撞斜拉索使斜拉索断丝或折坏。四、换索两大原因1. 斜拉索的锈蚀2. 斜拉索索力超限五、斜拉索索力的调整与更换1. 应根据对索力及桥面标高的定期检查及检测结果，对已超过设计限值的斜拉索进行索力调整。2. 应根据对钢索、锚具的损坏、检查及评估结果，对已超过安全限值的斜拉索进行索力调整。参考文献1 周孟波.刘自明.王邦楣.斜拉桥手册.人民交通出版社2 陈宝春.桥梁工程.人民交通出版社3 林元培,斜拉桥.人民交通出版社4 舒林.影响斜拉索运营寿命的各种因素分析. 中外公路 2007（02）
