專利名稱：一種在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，涉及一種對斜拉橋上拉索的銹蝕程度進(jìn)行檢測的方法，尤其是針對在用的斜拉索銹蝕程度的檢測和評定方法。
背景技術(shù)：
銹蝕斜拉索評估主要由四部分內(nèi)容組成1、對橋梁荷載的預(yù)測；2、拉索內(nèi)鋼絲的銹蝕速度預(yù)測；3、對拉索截面上各個鋼絲銹蝕程度的預(yù)測，并確定與鋼絲承載力相關(guān)的力學(xué)指標(biāo)；4、由鋼絲承載力推算拉索承載力的評估方法。一、橋梁荷載預(yù)測根據(jù)對國內(nèi)多座橋梁纜索的檢測結(jié)果(新疆孔雀河橋吊索銹蝕斷絲70%后失效斷裂[1]，宜賓小南門大橋吊索銹蝕斷絲2/3后失效[2])，拉索因銹蝕削弱有效承載面積導(dǎo)致抗拉承載力不足是結(jié)構(gòu)破壞的主要原因，由于迄今未發(fā)生由于疲勞導(dǎo)致的拉索失效事故，因此可認(rèn)為疲勞荷載對拉索安全性的影響較小。拉索承受的荷載可分為兩大部分恒載作用與活載作用，其中恒載作用占到拉索極限荷載的絕大部分，而包括車輛荷載在內(nèi)的活載作用占的比重較小[3] [4]0斜拉橋恒載的分析計算方法已發(fā)展較為成熟，可以采用通用或?qū)I(yè)的有限元分析軟件計算。橋梁拉索在極限狀態(tài)下的活載索力可以采用兩種方式計算一種是按設(shè)計規(guī)范計算，在橋梁工程教科書中已經(jīng)有詳細(xì)的說明；另一種是先統(tǒng)計實橋車輛信息，再通過Monte Carlo方法模擬交通流加載于拉索的影響線得到索力。文獻(xiàn)[5] J6]、[7]中對第二種方法做了較詳細(xì)的描述。而設(shè)計規(guī)范提供的計算方法必須兼顧全國所有地區(qū)的交通荷載特性， 因此與實測數(shù)據(jù)再模擬的方法相比缺乏代表性。二、拉索的銹蝕速度預(yù)測金屬的銹蝕速度受以下幾方面因素的影響材料、環(huán)境因素、防護(hù)措施。在缺乏防護(hù)措施的條件下，金屬在特定環(huán)境中的腐蝕速度可以通過大氣腐蝕觀測站或者模擬加速銹蝕試驗得到。但是我國僅設(shè)立了 7處大氣腐蝕觀測站，而且由于纜索采用的冷拔高強(qiáng)鋼絲截面形狀特殊，測量相對誤差較高，因此并不適于在大氣腐蝕觀測站進(jìn)行長期觀測。Betti R.等人和 Shun-ichi Nakamura, Keita Suzumura 等人采用加速銹蝕試驗方法分別研究了銹蝕對鋼絲力學(xué)性能的影響[8] [9]以及鋼絲銹蝕的環(huán)境影響因素[10]， Ammarm&Whitney公司[11]、徐俊等[12]、劉山洪等[13]則檢測了實橋鋼絲退化后的力學(xué)性能。但是由于加速銹蝕試驗環(huán)境與實橋環(huán)境特征不一致，因此無法根據(jù)加速銹蝕試驗推測實橋上鋼絲的銹蝕速度。
三、拉索截面上的銹蝕程度預(yù)測相關(guān)文獻(xiàn)資料中涉及的拉索銹蝕檢測方法包括聲學(xué)檢測、時域反射法檢測、漏磁檢測、射線檢測、腐蝕電位檢測、電阻檢測、光纖檢測、目檢等。下面逐一加以介紹。聲學(xué)銹蝕檢測利用的是超聲波探傷原理。在鋼絲銹蝕過程中不存在絕對的均勻銹蝕，鋼絲表面必然存在凹凸起伏，這些輪廓變化可以等效為裂紋或缺陷，因此可被超聲波探測到[14]。時域反射法檢測[15] [16]是基于“脈沖發(fā)射”法的基本原理。根據(jù)傳輸線理論， 在有線電纜一端發(fā)送的探測脈沖會沿著電纜線路進(jìn)行傳輸，如果線路正常且終端負(fù)載阻抗等于線路的特征阻抗，發(fā)射脈沖會被負(fù)載吸收而無反射回波產(chǎn)生；如果線路出現(xiàn)故障(鋼絲銹蝕)，故障點的阻抗不再是線路的特征阻抗，將產(chǎn)生反射回波，根據(jù)反射回波的特征就可以判定鋼絲的銹蝕狀態(tài)。超聲波探傷技術(shù)和時域反射法都是依據(jù)波的傳播規(guī)律來分析鋼絲的銹蝕程度，其優(yōu)點是檢測設(shè)備布置于拉索兩端，可以對鋼絲全長任意位置的銹蝕狀態(tài)作出判定。缺點是受環(huán)境噪聲干擾較大，對拉索中的單一缺陷反應(yīng)靈敏，但對復(fù)雜缺陷的檢測結(jié)果誤差較大。 這兩種檢測技術(shù)目前還處于試驗室研究階段。漏磁檢測技術(shù)[17]根據(jù)磁通量會隨著金屬截面積變化而改變的原理檢測鋼絲銹蝕程度。銹蝕會降低纜索截面積，使得磁回路中通過纜索的磁通量發(fā)生改變，變化的磁通量反映在磁橋路中，可被敏感元件檢測到。從理論上講，金屬截面的變化與磁橋路的磁通量變動呈線性關(guān)系，因而對某一纜索，一旦標(biāo)定了主磁通量與金屬截面間的對應(yīng)關(guān)系，通過檢測信號就可獲知纜索截面變化狀態(tài)，從而獲知纜索的銹蝕狀況。小型的漏磁檢測設(shè)備已經(jīng)成功運(yùn)用于電梯以及礦山鋼絲繩的檢測中。但能適用于拉索的大型漏磁檢測設(shè)備價格較為昂貴，且該設(shè)備僅能確定截面的綜合銹蝕程度，而無法反應(yīng)拉索截面上各單根鋼絲的銹蝕程度還不足以用于拉索的承載力評定。射線檢測利用χ射線極強(qiáng)的物體穿透性獲得結(jié)構(gòu)的射線照像。χ射線穿透物體時， 被該物體吸收的比率依物質(zhì)的不同而異，表現(xiàn)在照片上就是密度的差別。如果將多張不同角度拍攝的照片信息進(jìn)行綜合可以確定拉索內(nèi)各根鋼絲的銹蝕程度。但是射線檢測設(shè)備笨重，操作維護(hù)費(fèi)用高昂，檢測過程中還存在放射性危險，目前尚未開發(fā)出適用于斜拉索檢測的便攜式設(shè)備。目檢方法按外觀形貌變化評定鋼絲的銹蝕程度，是最常用的一種拉索銹蝕檢測手段。對于懸索橋主纜來說，通?？梢圆捎脤⒛拘ㄑ乩|索徑向插入主纜的方式檢測主纜截面各個位置的銹蝕情況[18]。但由于斜拉索上操作空間小，索體內(nèi)鋼絲絞扭力大，木楔無法插入拉索?？紤]到拉索鋼絲數(shù)較少，如果強(qiáng)性插入，可能導(dǎo)致斷索。因此斜拉索目檢僅適用于拉索表層鋼絲的銹蝕檢測，而無法對內(nèi)層鋼絲進(jìn)行檢測，無法確定鋼絲的銹蝕分布。此外也有學(xué)者提出了采用機(jī)器人輔助攝像檢測的設(shè)想[19]，但同樣無法實現(xiàn)內(nèi)層鋼絲的檢測。為規(guī)避對內(nèi)層鋼絲的檢測，Cremona, C.、Elachachi, S. Μ.等人提出了模擬鋼絲在截面上銹蝕分布的方法，他們假設(shè)鋼絲的銹蝕是由外層向內(nèi)層擴(kuò)展的，單位時間內(nèi)外層鋼絲開始銹蝕的概率高于內(nèi)層，而一旦開始銹蝕，鋼絲的銹蝕速度僅與銹蝕的持續(xù)時間有關(guān)， 且對任意鋼絲銹蝕速度隨銹蝕時間變化的規(guī)律是相同的[20] [21]。但他們的假設(shè)與石門大橋斜拉索的觀測結(jié)果不相符合，因此其研究結(jié)論是不可信的。
四、纜索承載力的評估纜索承載力的評估最早始于J. Matteo等人，他們將Williamsburg橋的主纜簡化為串并聯(lián)系統(tǒng)研究了纜索的承載能力[22]。此后的研究均延續(xù)了他們的這一假設(shè)。 M. H. Faber等人假設(shè)拉索的銹蝕、強(qiáng)度等等服從假設(shè)的概率分布，并從可靠度的角度對纜索的承載力進(jìn)行了研究[23] ；C. Cremona等人則規(guī)避了對概率分布函數(shù)的設(shè)定，而直接采用 Monte Carlo方法模擬纜索鋼絲的力學(xué)參量[24]。以上計算模型部分地反映了斜拉索承載力變化的相關(guān)規(guī)律，但是這些模型均忽略了以下問題1沒有考慮實際鋼絲的銹蝕程度，而是僅將鋼絲簡單區(qū)分為銹蝕鋼絲和未銹蝕鋼絲兩類，沒有考慮實際拉索中鋼絲銹蝕分布規(guī)律對纜索承載力的影響；2沒有考慮局部鋼絲因嚴(yán)重銹蝕進(jìn)入屈服甚至強(qiáng)化階段后殘余變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配的影響。參考文獻(xiàn)[1]新疆庫爾勒市孔雀河大橋部分橋面系塌落事故原因分析及思考，四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院橋梁分院內(nèi)部技術(shù)交流第16期.[2]孔慶凱.大跨中承式拱橋短吊桿結(jié)構(gòu)行為研究[D]西南交通大學(xué).成都.2003[3]王玉國.獨(dú)塔斜拉橋計算分析及穩(wěn)定性分析研究[D].西南交通大學(xué).成都·2009[4]肖冠英.大跨度斜拉橋計算分析研究[D].西南交通大學(xué).成都.2009[5]Cremona, C. Optimal extrapolation of traffic load effects. Structural Safety[J]，2001，23(1)，31-46.[6] Nowak Α. S. Live load model for highway bridges. Structural Safety[J] 1993，13(1) · P53-66[7]Nowak A S，F(xiàn)errand D M. Truck load models for bridges In :George E Blandford，eds· Building on the past :Securing the Future[M]. Nashville, USA :The Structural Engineering Institute of ASCE. 2004[8] Bett i R.，Vermaas G.，Cao Y. . Corrosion and Embrittlement in High-Strength Wires in Suspension BridgeCables· Journal of Bridge Engineering. 2005，10(2) · 151-162[9]Shun-ichi Nakamura，Keita Suzumura，Toshimi Tarui. Mechanical Properties and Remaining Strengthof Corroded Bridge Wires. Structural Engineering International Journal of the International Association forBridge and Structural Engineering (IABSE) · 2004，14.ρ 50-54[10]Keita Suzumura, Nakamura Shun-ichi.Environmental Factors Affecting Corrosion of Galvanized SteelWires. Journal of materials in Civil Engineering. 2004，16(1). pl_7[11]Ammann&Whitney. Williamsburg Bridges-Bridges Rehabilitation Project Program. New York. 1980[12]徐俊，陳惟珍，唐濤.恒豐北路橋拉索試驗研究.橋梁建設(shè).2005，4.pl6-19[13]劉山洪，余輝.更換的石門大橋拉索試驗研究.中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2006年全國橋梁學(xué)術(shù)會議.2006. p939-942[14]Svend Engelund, Michael H. Faber. Planning of Ultrasonic Inspections of Parallel Wire Cables.8th ASCE Specialty Conference on Probabilistic Mechanics and Structural Reliability.[15]Wei LiuiRobert G. Hunsperger,Michael J. ChajesiKevin J. Folliard,Eric Kunz. Corrosion Detection of Steel Cables using Time Domain Reflectometry[J]. Journal of Materials in Civil Engineering，Vol. 14，June，2002[16] Wei Liu, Robert Hunspergera，Kevin Folliard. Detection and characterization of corrosion of bridge cables by time domain reflectometry.[17]Andrea Bergamini, Rouven Christen. A Simple Approach to the Localization of Flaws in Large Diameter Steel Cables. Proceedings of SPIE Vol. 5047 (2003) p243-251[18]Kazuhiko FuruyaiMakoto Kitagawa，Shun-ichi Nakamura，Keita Suzumura. Corrosion Mechanism and Protection Methods for Suspension Bridge Cables[J]. Structural Engineering International Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering(IABSE), no.3,2000, pl89-193[19]徐豐羽，王興松，許家林.雙邊輪式斜拉橋懸索檢測機(jī)器人設(shè)計與分析.東南大學(xué)學(xué)報(英文版)· 2009，25 (1) · p41-46[20]Cremona, C. , Elachachi, Μ. , Breysse, D. , and Yotte, S. " Probabilistic Assessment of Cable Residual Strength. " Bridge Management 5, London, 2003. 468-475.[21]Elachachi, S. Μ. , Breysse, D. , Yotte, S. , and Cremona, C. A probabilistic multi-scale time dependent model for corroded structural suspension cables. Probabilistic Engineering Mechanics,2006,21,235-245.[22]Matteo J, Deodatis G, Billington DF. Safety analysis of suspension-bridge cables :ffilliamsburg Bridge[J]. ASCE, Journal of Structural Engineering,1995，120(11) :3197-3211[23]Faber MH, Enelund S, Rackwitz R. Aspects of parallel wire cable reliability[J], Structural Safety, 2003, 25 :201-225[24]Cremona C. Probabilistic approach for cable residual strength assessment[J]. Engineering Structures, 2003, 25 :377-38
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，可以實現(xiàn)實橋檢測斜拉索銹蝕影響，在考慮銹蝕分布、銹蝕速度影響以及鋼絲的殘余變形影響的前提下評估拉索承載能力和使用壽命，降低斜拉索的早期檢測難度和檢測費(fèi)用。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的解決方案是一種在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其包括以下步驟設(shè)置拉索銹蝕預(yù)警檢測裝置，采用試驗索模擬實橋拉索；
對試驗索進(jìn)行檢測，當(dāng)試驗索中直徑低于2. Omm的鋼絲超過拉索內(nèi)鋼絲總數(shù)的 2%時，對試驗索進(jìn)行剖索檢測，并對實橋拉索進(jìn)行檢測；評估實橋拉索的剩余承載力。所述拉索銹蝕預(yù)警檢測裝置，其包括試驗索，其兩端通過錨固裝置錨固于與實橋相獨(dú)立的錨固基座上；試驗索的檢測平臺，位于試驗索T形裂紋下方，供檢測人員站立或放置儀器；試驗索的集雨裝置，設(shè)置于試驗索上方，集雨裝置的漏斗下口通過棉線與試驗索上端相連，棉線一端塞入集雨裝置的漏斗下口，另一端系在距離拉索上錨固基座試驗索出口 Im范圍內(nèi)的護(hù)套上。所述試驗索，其必須符合以下要求1)試驗索與地面間的傾角α與實橋拉索中的最小傾角相同；2)試驗索的張拉索力與實橋拉索承受的最大設(shè)計荷載相等；3)試驗索的采用的鋼絲以及護(hù)套規(guī)格與實橋拉索相同，并且護(hù)套長度覆蓋整個試驗索的自由長度段；4)試驗索的長度應(yīng)不少于25m，且試驗索護(hù)套在距試驗索上端部5m處應(yīng)切割T形穿透性裂紋，其中環(huán)向裂紋的長度為IV縱向裂縫的長度為2 ，D0為試驗索的外直徑；5)試驗索設(shè)置在距離實橋斜拉索橋塔半徑Ikm范圍內(nèi)，試驗索的其他相關(guān)參數(shù)與實橋拉索相同，所述其他相關(guān)參數(shù)包括拉索內(nèi)鋼絲的直徑、鋼絲的根數(shù)、鋼絲的材料、拉索采用的防蝕措施、拉索護(hù)套的材料、拉索的錨頭類型；6)試驗索的錨固裝置與實橋拉索的錨固裝置相同。所述試驗索的集雨裝置為一壁厚不小于50mm的塑料漏斗，漏斗上口的直徑
A=9&A，其中，Lfflax為該橋最長斜拉索的長度；漏斗下口的直徑D2為10mm，漏斗壁的 V π
傾角與試驗索的傾角α相同。所述對試驗索的定期檢測其中，定期檢測為《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中術(shù)語，規(guī)定每隔一定時間對結(jié)構(gòu)實施的較詳細(xì)檢測，其步驟如下1)將試驗索護(hù)套上的T形穿透性裂紋撥開，露出其下方銹蝕的鋼絲；2)用蘸了 10%的H2SO4溶液或HCl溶液的棉球擦拭銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的表面，直至鋼絲銹蝕最嚴(yán)重部分露出金屬基質(zhì)；3)用無水酒精或乙醚清洗鋼絲，并用干燥棉球?qū)摻z表面擦拭干凈；4)用精度高于0. Olmm的檢測設(shè)備測量位于拉索最外層且位于護(hù)套T形裂紋范圍內(nèi)鋼絲的截面最小直徑dmin ；5)記錄數(shù)據(jù)，恢復(fù)拉索護(hù)套原貌；6)將dmin按年份繪制于圖上，采用直線或指數(shù)曲線對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，并對擬合曲線求導(dǎo)確定鋼絲的銹蝕速度dfflin= fc(t) C = f'。⑴，其中f'。⑴為dmin對時間t的導(dǎo)數(shù)；C為銹蝕速度。所述對試驗索的剖索檢測，其步驟如下7)將試驗索卸載，從錨固裝置上取下；8)將試驗索兩錨頭間的部分切割成長500mm的節(jié)段，并按由上到下的順序依次編號，切割過程中護(hù)套予以保留；9)在每個試驗索節(jié)段的一側(cè)截面上記載編號，并對編號截面拍照記錄鋼絲在截面上的位置；10)找到每個節(jié)段中銹蝕最嚴(yán)重的鋼絲，同時根據(jù)照片找到與該鋼絲在同一節(jié)段同一半徑上的其它鋼絲；將找出的這些鋼絲用蘸了 10% H2SO4溶液或HCl溶液的棉球擦拭， 除去表面銹蝕物質(zhì)，并用精度達(dá)到0. Olmm或更高的測量設(shè)備測量鋼絲的最小直徑，計算鋼絲的直徑損失；dL = dQ-dmin，其中噸為直徑損失；dQ為鋼絲的公稱直徑；dmin為實測得到的鋼絲最小直徑，按距離護(hù)套的遠(yuǎn)近次序?qū)摻z的 < 繪制于圖中，用指數(shù)函數(shù)對曲線進(jìn)行擬合，du =duR。廣S其中i為鋼絲距離護(hù)套的距離，以鋼絲的直徑為單位；du為距離護(hù)套順次第i 層鋼絲的直徑損失；du為距離距離護(hù)套最近的鋼絲的直徑損失；Retl為考慮95%保證率的銹蝕傳遞參數(shù)；11)將所有已除銹、測量了直徑dmin的鋼絲制成長約250mm的試件，進(jìn)行拉伸試驗，測量鋼絲的屈服強(qiáng)度Fy、極限強(qiáng)度Fu、屈服應(yīng)變ε y、極限應(yīng)變￡u，以dmin為橫坐標(biāo)，繪制 Fy> Fu、ε y、ε u的變化曲線，并按95%的保證率計算擬合曲線Fy (dmin)、Fu(dmin)、ε y (dmin)、 ε (d . ) ·12)按試驗索節(jié)段編號的順序?qū)⒏鞴?jié)段中銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin繪制于圖中，并擬合dmin沿索長方向變化的曲線=ClmimxAlmimci = F1(X),其中dmin,x為沿索長方向上，距離護(hù)套破損節(jié)段位置為χ處截面的銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin ；dmin,。為沿索長方向上，護(hù)套破損節(jié)段銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin ^1(X)為描述在沿索長方向上銹蝕程度變化的函數(shù)。所述對實橋拉索的病害檢測，包括當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲銹蝕時記錄破損的部位，對鋼絲表面除銹，并清潔干凈；再用精度高于0. Olmm的測量工具測量銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的；整理統(tǒng)計每根索的鋼絲銹蝕位置以及銹蝕程度，確定實橋拉索的損傷情況。所述評估實橋拉索剩余承載力，其具體步驟如下1)將實橋拉索等效為m*n個鋼絲單元串并聯(lián)構(gòu)成的系統(tǒng)，其中m為拉索所含鋼絲的數(shù)量，η為每根鋼絲的節(jié)段數(shù)，η = IVltl，其中L為索長山為對試驗索鋼絲進(jìn)行拉伸試驗時，試驗機(jī)上下夾頭間的凈距；2)根據(jù)實橋拉索的檢測確定串并聯(lián)系統(tǒng)中各鋼絲單元的銹蝕程度首先定位對實橋拉索的檢測結(jié)果在串并聯(lián)系統(tǒng)中對應(yīng)的鋼絲單元，將鋼絲單元的 dmin設(shè)置為與實橋拉索的檢測記錄相同，根據(jù)dmin,XMmil^ = F1(X)中的F1(X)確定沿長度方向上的d,
min, χ，根據(jù)R。Q確定該鋼絲單元相同截面上其他鋼絲單元的，Clmina = dQ-(KJR。^1其中=Clmimi為距離破損位置為(i_l) ^dtl處的鋼絲的銹蝕程度；3)根據(jù)實測數(shù)據(jù)的擬合曲線Fy (dmin)、Fu(dmin)、ε y(dmin)、ε u(dfflin)確定各個鋼絲單
元的力學(xué)性能，鋼絲在伸長量ε下承受的荷載為
權(quán)利要求
1.一種在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于其包括以下步驟 設(shè)置拉索銹蝕預(yù)警檢測裝置，采用試驗索模擬實橋拉索；對試驗索進(jìn)行定期檢測，當(dāng)試驗索中直徑低于2. Omm的鋼絲超過拉索內(nèi)鋼絲總數(shù)的 2%時，對試驗索進(jìn)行剖索檢測，并對實橋拉索進(jìn)行檢測； 評估實橋拉索的剩余承載力。
2.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述拉索銹蝕預(yù)警檢測裝置，其包括試驗索，其兩端通過錨固裝置錨固于與實橋相獨(dú)立的錨固基座上； 試驗索的檢測平臺，位于試驗索T形裂紋下方，供檢測人員站立或放置儀器； 試驗索的集雨裝置，設(shè)置于試驗索上方，集雨裝置的漏斗下口通過棉線與試驗索上端相連，棉線一端塞入集雨裝置的漏斗下口，另一端系在距離拉索上錨固基座試驗索出口 Im 范圍內(nèi)的護(hù)套上。
3.如權(quán)利要求2所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述試驗索，其必須符合以下要求1)試驗索與地面間的傾角α與實橋拉索中的最小傾角相同；2)試驗索的張拉索力與實橋拉索承受的最大設(shè)計荷載相等；3)試驗索采用的鋼絲以及護(hù)套規(guī)格與實橋拉索相同，并且護(hù)套長度覆蓋整個試驗索的自由長度段；4)試驗索的長度應(yīng)不少于25m，且試驗索護(hù)套在距試驗索上端部5m處應(yīng)切割T形穿透性裂紋，其中環(huán)向裂紋的長度為Dtl，縱向裂縫的長度為2 ，D0為試驗索的外直徑；5)試驗索設(shè)置在距離實橋斜拉索橋塔半徑Ikm范圍內(nèi)，試驗索的其他相關(guān)參數(shù)與實橋拉索相同；6)試驗索的錨固裝置與實橋拉索的錨固裝置相同。
4.如權(quán)利要求2所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述試驗索的集雨裝置為一壁厚不小于50mm的塑料漏斗，漏斗上口的直徑D1 =，其中，Lmax為該 橋最長斜拉索的長度；漏斗下口的直徑D2SlOmm,漏斗壁的傾角與試驗索的傾角α相同。
5.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述對試驗索的定期檢測，其步驟如下1)將試驗索護(hù)套上的T形穿透性裂紋撥開，露出其下方銹蝕的鋼絲；2)用蘸了10^WH2SO4溶液或HCl溶液的棉球擦拭銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的表面，直至鋼絲銹蝕最嚴(yán)重部分露出金屬基質(zhì)；3)用無水酒精或乙醚清洗以上鋼絲，并用干燥棉球?qū)摻z表面擦拭干凈；4)用精度高于0.Olmm的檢測設(shè)備測量位于拉索最外層且位于護(hù)套T形裂紋范圍內(nèi)鋼絲的截面最小直徑dmin ；5)記錄數(shù)據(jù)，恢復(fù)拉索護(hù)套原貌；6)將dmin按年份繪制于圖上，采用直線或指數(shù)曲線對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，并對擬合曲線求導(dǎo)確定鋼絲的銹蝕速度Clmin =fc(t) C = f'。⑴，其中f'。⑴為dmin對時間t的導(dǎo)數(shù)；C為銹蝕速度。
6.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述對試驗索的剖索檢測，其步驟如下1)將試驗索卸載，從錨固裝置上取下；2)將試驗索兩錨頭間的部分切割成長500mm的節(jié)段，并按由上到下的順序依次編號， 切割過程中護(hù)套予以保留；3)在每個試驗索節(jié)段的一側(cè)截面上記載編號，并對編號截面拍照記錄鋼絲在截面上的位置；4)找到每個節(jié)段中銹蝕最嚴(yán)重的鋼絲，同時根據(jù)照片找到與該鋼絲在同一節(jié)段同一半徑上的其它鋼絲；將找出的這些鋼絲用蘸了 101^H2SO4溶液或HCl溶液的棉球擦拭，除去表面銹蝕物質(zhì)，并用精度達(dá)到0. Olmm或更高的測量設(shè)備測量鋼絲的最小直徑，計算鋼絲的直徑損失；4 =屯-cU，其中城為直徑損失Λ為鋼絲的公稱直徑；dmin為實測得到的鋼絲最小直徑，按距離護(hù)套的遠(yuǎn)近次序?qū)摻z的 < 繪制于圖中，用指數(shù)函數(shù)對曲線進(jìn)行擬合，du = duR。。、其中為鋼絲距離護(hù)套的距離，以鋼絲的直徑為單位；Ι為距離護(hù)套順次第i層鋼絲的直徑損失；du為距離距離護(hù)套最近的鋼絲的直徑損失；Retl為考慮95%保證率的銹蝕傳遞參數(shù)；5)將所有已除銹、測量了直徑dmin的鋼絲制成長約250mm的試件，進(jìn)行拉伸試驗，測量鋼絲的屈服強(qiáng)度Fy、極限強(qiáng)度Fu、屈服應(yīng)變ε y、極限應(yīng)變eu，以dmin為橫坐標(biāo)，繪制Fy、 Fu、ey、￡11的變化曲線，并按95%的保證率計算擬合曲線&((11^)、？11((11^)、ey(dmin)、ε (d . ) ·6)按試驗索節(jié)段編號的順序?qū)⒏鞴?jié)段中銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin繪制于圖中，并擬合 (1_沿索長方向變化的曲線=ClminixAlmimci = F1(X),其中dmin,x*沿索長方向上，距離護(hù)套破損節(jié)段位置為χ處截面的銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin ；dfflin,0為沿索長方向上，護(hù)套破損節(jié)段銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的dmin ^1(X)為描述在沿索長方向上銹蝕程度變化的函數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述對實橋拉索的病害檢測，包括當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼絲銹蝕時記錄破損的部位，對鋼絲表面除銹，并清潔干凈； 再用精度高于0. Olmm的測量工具測量銹蝕最嚴(yán)重鋼絲的；整理統(tǒng)計每根索的鋼絲銹蝕位置以及銹蝕程度，確定實橋拉索的損傷情況。
8.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述評估實橋拉索剩余承載力，其具體步驟如下1)將實橋拉索等效為m*n個鋼絲單元串并聯(lián)構(gòu)成的系統(tǒng)，其中m為拉索所含鋼絲的數(shù)量，η為每根鋼絲的節(jié)段數(shù)，η = IVltl，其中L為索長；Itl為對試驗索鋼絲進(jìn)行拉伸試驗時， 試驗機(jī)上下夾頭間的凈距；2)根據(jù)實橋拉索的檢測確定串并聯(lián)系統(tǒng)中各鋼絲單元的銹蝕程度首先定位對實橋拉索的檢測結(jié)果在串并聯(lián)系統(tǒng)中對應(yīng)的鋼絲單元，將鋼絲單元的dmin 設(shè)置為與實橋拉索的檢測記錄相同，根據(jù)dmin,x/dmin,。= F1(X)中的F1(X)確定沿長度方向上的dmin,x，根據(jù)R。。確定該鋼絲單元相同截面上其他鋼絲單元的，Clmimi = dQ-(Clci-Clmin)Rc/1其中Clmimi為距離破損位置為(i-Ι)*^處的鋼絲的銹蝕程度；3)根據(jù)實測數(shù)據(jù)的擬合曲線Fy(dmin)、Fu(dmin)、ey(dmin)、eu(dmin)確定各個鋼絲單元的力學(xué)性能，鋼絲在伸長量ε下承受的荷載為·
9.如權(quán)利要求1所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于其還包括設(shè)置拉索的檢測間隔。
10.如權(quán)利要求9所述在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其特征在于所述拉索的檢測間隔，根據(jù)以下步驟設(shè)定1)首先根據(jù)對實橋拉索的檢測結(jié)果以及dmin=f。(t)，確定已發(fā)現(xiàn)鋼絲銹蝕的起始時間V =/T1 (心m)，從實橋拉索檢測結(jié)束時算起，在拉索繼續(xù)使用時間后，該處的鋼絲最小直徑將變?yōu)?dfflin= fc(t+At)；2)根據(jù)(1 推算實橋拉索上發(fā)現(xiàn)的每處銹蝕鋼絲在拉索繼續(xù)使用At后的最小直徑；m3)根據(jù)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在用銹蝕斜拉索的檢測與評定方法，其包括以下步驟設(shè)置拉索銹蝕預(yù)警檢測裝置，采用試驗索模擬實橋拉索；對試驗索進(jìn)行檢測，當(dāng)試驗索中直徑低于2.0mm的鋼絲超過拉索內(nèi)鋼絲總數(shù)的2％時，對試驗索進(jìn)行剖索檢測，并對實橋拉索進(jìn)行檢測；評估實橋拉索的剩余承載力；進(jìn)一步設(shè)置拉索的檢測間隔。與現(xiàn)有其他方法相比，本發(fā)明的方法檢測鋼絲銹蝕程度更為準(zhǔn)確，且即避免了檢測間隔設(shè)置過大導(dǎo)致拉索失效，又避免了檢測間隔設(shè)置過小而增加養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。
文檔編號G01N3/56GK102313680SQ20111020220
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者嚴(yán)博翀, 于振華, 左海宏, 徐俊, 鄧楚涵, 陳惟珍 申請人:同濟(jì)大學(xué)