本帖最后由 Nino 于 2022-3-8 09:52 编辑
1 背景
桥梁索杆体系已被广泛应用于大跨度桥梁，其中包括悬索桥的吊杆，斜拉桥的斜拉索，中下承式拱桥的吊杆等。
索杆系统作为长大跨径桥梁的主要承重结构，一旦出现损伤，将降低结构的使用性和耐久性，并且可能造成桥梁结构发生灾难性的突发破坏事故（如近期发生的台湾南方澳大桥吊杆断裂垮塌），造成极为恶劣的社会影响和惨重的经济损失。
019年10月1日台湾南方澳大桥吊杆断裂垮塌
桥梁索杆性能不可避免的会发生退化，因此需要经常地进行体检，必要时采取换索等措施以保障桥梁的安全运营。
然而另一方面，国内许多座已开展了换索工程的桥梁，但也发现有部分桥梁根据对更换下来的桥梁索杆解剖检测，却发现大部分拉吊索未实质受损，造成了巨大的浪费。
那么桥梁索杆体系应如何科学地进行检测，如何对是否更换科学决策？林博士结合自身多年的桥梁索体系检测和维修经验，提出专项检测和处置措施科学决策的一些看法，和大家共同交流探讨一下。
2 桥梁索杆体系专项检测
桥梁索杆专项检测一般包括PE护套外观专项检测，内部断丝锈蚀无损检测及验证，全桥索杆索力检测，以及锚头、索导管等结构专项检测。
01 索杆PE护套外观检测
采用爬索机器人对索杆PE护套外观检测，可以准确定位PE护套病害，掌握斜拉索PE护套的病害情况，判断其病害评定标度。
爬索机器人PE外观检测现场
考虑到施工容易对索杆PE造成损伤，有必要在桥梁交工时开展索杆PE护套外观检测，从而及早处理施工造成的一些隐患问题，并形成桥梁通车后的详细档案资料，对桥梁日后的养护、维修、安全运营提供依据。
02 索杆内部锈蚀断丝无损检测及验证
采用磁致伸缩导波无损检测精准掌握索杆内部钢丝的锈蚀断丝情况。评定索杆的内部缺陷标度；可对桥梁索杆锈蚀、断丝进行早期预警和发现，为桥梁的安全使用和后期养护维修提供依据。
磁致伸缩导波锈蚀断丝无损检测现场
磁致伸缩导波技术检测方法主要用于长距离索体结构的快速检测，特别适用于斜拉索和吊杆的索体和锚固区检测。
磁致伸缩导波无损检测系统图
其优势在于：
✔无损先进：不需全索范围爬索检测不对PE造成磨损，仅在桥面附近的索体段安装激励传感器和接收传感器即可。
✔准确高精：可实现全索（包括锚固区域索体）范围的内部损伤检测，能够检测出超过5%的截面金属损失；较理想状态下可检测出2%的截面金属损失。
✔简便高效：无需卷扬机等装置，一天可检测15～20根左右。
✔无扰交通：导波无损检测技术实现在不封闭交通下的桥梁索杆内部锈蚀断丝检测，可减少交通封闭带来的经济损失。
导波检测的优势对比图
数据处理主要利用特定的信号处理软件进行分析处理，得到每根索杆的检测波形，找出存在异常回波的索杆检测信号，根据异常回波的到达时间和幅值确定内部锈蚀断丝位置和大小。
磁致伸缩导波数据分析界面
因此一旦发现存在异常的检测信号，且经分析非结构等干扰引起的（如上图），经业主同意，可通过开窗方式进行验证。
检测异常的索内发现大量积水
检测异常的索内发现严重锈蚀
03 全桥索力检测
采用索力测试判断拉索目前的受力状况，从而分析结构内力和线形是否偏离设计状态。同时根据拉吊杆的索力情况为后续拉索承载能力评定提供依据。
索力检测现场照片
振动频率法是被应用最广泛且精度较高的索力测量方法，其利用环境随机振动作为结构物激振的振源来测定并分析结构物的振动特性进而求出索力。短索等特殊索体宜采用拉拔法等方式较准确测得索力。
04 索杆锚头、索导管等结构检测
锚头、索导管等可通过目测检查病害情况并进行评定。
锚头局部照片
锚头部分表观检测，可通过目测进行观察锚头部分是否进水，部件是否生锈，破损、脱落或裂缝，锚具表面油脂是否有漏涂、缺失现象；锚固区旁混凝土是否有裂纹、露筋等现象。
另外还应检查锚具盖板、固定螺栓是否缺失，发现问题及时处理。
3换索与否科学决策
根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）、《公路斜拉桥设计细则》（JTG/T D65-01-2007）等相关规范对索杆的安全性进行评估。
综合桥梁索杆专项检测结果，辅以斜拉索历史运营养护资料数据，确定索杆体系评定标度。与实测索力相结合，代入有限元数值模型，然后根据迭代计算结果，按照设计和检测评估规范对索杆进行承载能力评定，承载能力评定需逐根进行，以确保全桥承载能力评定的准确性。
斜拉桥有限元模型
极限状态斜拉索最大索力值计算结果
根据桥梁索杆的承载能力评定结果，为管养部门开展养护、换索等方面的处置决策提供科学依据。当决策需要换索时需进行专门的索杆更换设计。
4 小结
尽管最新的设计规范中提出了桥梁索杆最低的使用年限作为参考，但作为一名合格的桥梁医生，不应武断地认为桥梁安全，或盲目地给桥梁索杆下病危通知书，而应该慎重地对桥梁索杆体系进行细致深入的检测和评估，基于数据和分析进行科学诊断。
索杆体系专项检测及处置措施科学决策的经验就简单交流到这里，如果大家对其中内容感兴趣可以跟我们联系（微信手机：18666290404），咱们进一步交流。
关于作者：林阳子，哈哈哈博士，本硕博均就读于哈尔滨工业大学，本科3年提前毕业，26岁获工学博士学位，33岁评为正高级工程师，广东省优秀公路工程师，一级注册结构工程师，校外硕士生导师，交通部检测工程师，检验机构国家评审员。
十余年磨一剑，专注索桥检修
出版《桥梁索体系特殊检测及维修加固技术》专著；
完成桥索检修省部级科研项目多项，获中国公路学会科学技术奖等多项；
开发出爬索机器人、锈蚀断丝检测系统等先进设备并获相关专利多项；
完成上百座索体系桥梁的特殊检测和维修加固项目。
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