缆索用钢丝的断丝问题

缆索由钢丝 (或钢绞线 )制作而成 ,广泛应用于大跨度桥梁和建筑中。由于跨越江河湖海和在应力条件下工作 ,应力和腐蚀的作用直接影响缆索的使用寿命。介绍了钢丝的制作和质量控制特点 ,分析钢丝腐蚀和断丝的原因和影响 ,探讨缆索断丝和锈蚀问题的防护、检测和处理。     

大口径PCCP管道断丝频谱响应现场试验研究(Ⅰ)

针对南水北调等大型水利工程中大口径PCCP管道在输水过程中容易受到多种外界及内部因素发生断丝时,不能快速准确地确定断丝位置是进行PCCP管道抢修的难点,对大口径PCCP管道结构断丝进行现场试验。提出一套基于光纤光栅检测PCCP管道断丝时的频率检测技术,开发出适用于大口径PCCP管线断丝检测的检测仪器及设备,形成一整套PCCP管道断丝检测系统,并通过PCCP管道断丝（内径2m）现场原位试验验证这一检测系统的可行性、可靠性及实用性,能够实现大型PCCP管道断丝的实时监测。通过对2m大直径PCCP管道在断丝前后传感器频谱发生变化的现场原位试验,认为管线发生断丝前后,同一物体在不同部位撞击时,传感器的频谱响应都相同,不同物体敲击,频谱不完全相同,但都在830Hz附近有一个频谱响应;无论断丝与否及不同的敲击方式、不同的敲击部位,均形成三个频谱峰值响应范围,断丝前后第一个和第三个频谱范围基本相同,但第二个频谱峰值范围,断丝前在290～380Hz,断丝后的则在500～650Hz。上述结论可以对PCCP管道是否发生断丝进行定性和定量判断,为下一步南水北调大口径PCCP管线断丝的检修提供技术指导。     

PCCP断丝的电磁法检测技术研究及其应用

基于远场涡流检测的基本原理,给出了PCCP断丝检测的硬件检测系统,并通过搭建PCCP断丝检测平台,解决了PCCP断丝在检测中的灵敏度问题、断丝位置与检测信号相位之间的关系、断丝数目与检测信号幅度之间的关系等关键技术。为进一步进行PCCP断丝检测工程化应用,给出了PCCP断丝检测仪器标定曲线的标定标准。通过被测管道数据曲线与标定曲线的比较,可以定量判断管道内钢丝断丝的数量。     

磁通量传感器及其在桥梁工程中的应用

缆索和预应力筋是桥梁结构中的重要组件,及时监控监测它们在施工和运营期间的受力状态极其重要。基于磁弹效应测量原理的磁通量传感器,可有效地测量缆索和预应力筋的应力,是一种新的无损检测技术。文中对磁通量传感器的原理和性能进行了详细的研究,包括测量公式、温度影响、缆索构件自身影响和密封防水性能等。磁通量传感器使用时,不需要了解构件的加载历史和使用情况,通过感应构件的磁特性变化测量应力,可用于新制的桥梁缆索、既有桥梁缆索和预应力筋,对既有桥梁缆索需要现场绕制传感器。文中对磁通量传感器应用于实际工程如湛江海湾桥斜拉索监测、南宁葫芦顶桥体内预应力监测和宜宾长江大桥斜拉索施工和运营监控监测等进行了介绍。     

磁致伸缩导波技术在桥梁缆索腐蚀检测的研究进展

缆索体系作为现代土木建设广泛应用结构之一,作为主要承载部件对整体结构的安全性和使用寿命至关重要。目前可用于缆索体系检测方法主要有视觉检测、索力测量法、声发射、射线、磁性、超声、磁致伸缩导波检测等;本文对上述检测方法进行简要论述和对比的基础上,指出磁致伸缩导波无损检测技术由于具有检测长度大,覆盖结构区域广,可检测远离检测仪器难以到达的区域,无需开挖或拆除包覆层、防腐层等独特的优势,逐渐成为应用广泛的缆索新型无损检测方法。本文对磁致伸缩导波检测原理、传感器、检测实验研究和仪器开发及其应用进行了总结回顾,并对该技术现阶段研究难点和热点以及未来研究趋势进行了归纳总结。     

准东供水工程PCCP预应力钢丝完整性检测及结构评估

PCCP管道投入运行后,有多种原因会造成预应力钢丝断裂。通过检测PCCP中预应力钢丝的完整性并对出现断丝后的管道进行结构计算,可以评估失效风险,为制定维修方案提供依据。采用电磁法断丝检测技术,对准东供水"500"东延工程10#闸至五彩湾段PCCP管线进行了抽样检测,发现部分管道出现疑似断丝。利用三维非线性有限元模型,计算生成能够反映断丝影响的有限元性能曲线,得出了在工作压力及水锤压力的共同作用下,管道达到微裂缝极限、可见裂缝极限、屈服极限和强度极限时所允许的断丝数量,根据断丝最严重管道的实际断丝数量与极限允许断丝数量的关系确定维修方案,为类似工程提供参考。     

分布式缆索起重机安全监控系统设计与实施

针对缆索起重机的结构特点和使用特点,设计并研发了分布式缆索起重机安全监控系统,通过短距连接分布式数据采集端和传感器端,将各类模拟量和状态量转换为数字信号传输到显示控制终端进行显示、存储,能够有效地测量相应的监控数据。     

CFRP修复PCCP的内水压试验

为了验证CFRP的补强加固效果,采用2根内径2.6m的PCCP进行了内水压力试验,并通过集中断丝模拟了最不利断丝管的受力状况。结果表明,未粘贴碳纤维的断丝管,在设计内水压0.9MPa的状态下,断丝40根后管芯混凝土开裂。分部位粘贴1层、2层和3层环向碳纤维的加固管,在设计内压0.9MPa下,断丝70根后管芯混凝土开裂。CFRP在管芯混凝土出现微裂缝后参与应力重分布,一定程度上缓解了裂缝尖端的应力集中,延缓管芯混凝土开裂,同时,改善了非断丝区钢丝受力状态,延迟了钢丝和钢筒进入屈服状态。CFRP补强加固PCCP的效果明显。     

钢丝缺陷磁致伸缩导波检测信号特性实验研究

缆索体系作为现代土木建设广泛应用结构之一,作为主要承载部件对整体结构的安全性和使用寿命至关重要。磁致伸缩导波无损检测技术在缆索损伤和腐蚀检测方面具有检测长度大,覆盖结构区域广等优势,逐渐成为应用广泛的缆索新型无损检测方法。磁致伸缩导波无损检测技术在损伤和腐蚀的定性问题上已经比较稳定,缺陷尺寸和缺陷回波的定量关系与诸多因素有关,本文对缆索的基本单元高强钢丝的缺口检测信号进行了实验研究,得到缺陷回波反射系数与钢丝缺陷截面损失率的关系,发现其与抛物线非常近似;本研究为钢丝及钢丝拉索的损伤和腐蚀磁致伸缩导波无损检测的定量评价提供了基础。     

桥梁索体系病害分析及特殊检测维修技术

针对桥梁索体系几种典型病害,桥梁索杆PE防护层损伤和内部锈蚀断丝,悬索桥索夹螺栓预紧力和主缆开裂等,结合工程实践分析其原因并介绍特殊的检测和维修技术,包括采用爬索机器人进行桥梁索杆PE外观检测,磁致伸缩导波检测技术进行桥梁索杆内部锈蚀断丝无损检测,采用特别设计的多台螺栓拉拔器对悬索桥索夹高强螺栓预紧力进行检测及同步补足,以及对悬索桥主缆开裂维修技术等。     

Probabilistic deterioration model of high-strength steel wires and its application to bridge cables

Bridge inspections reveal that severe corrosion and fatigue are the main failure mechanisms of bridge stay cables. This paper presents an empirical modelling of the long-term deterioration process of steel wires in cables with consideration of the simultaneous occurrence of uniform corrosion, pitting corrosion and fatigue induced by a combined action of environmental aggression and cyclic loading. Accelerated corrosion experiments are conducted to determine the different corrosion levels of high-strength steel wires, and time-dependent statistical models are developed to quantify uniform and pitting corrosion depth. Corrosion-fatigue process of steel wires is subsequently simulated using the corrosion models and cyclic stress obtained through cable force monitoring data. The mechanical properties of corroded steel wires, including yield stress, ultimate stress, ultimate strain and modulus of elasticity, are experimentally characterised, and the statistical models are established through regression analysis. Finally, the deterioration models of high-strength steel wires (including crack depth, ratio of broken wires, and remaining strength, among others) is extended to probabilistically assess the time-variant conditions of bridge cables (sectional area loss and remaining capacity). The presented study on the long-term deterioration of bridge cables would provide guidance to future decision-making regarding the maintenance and replacement of bridge cables.     

浅谈地下工程围岩稳定性与围岩控制

对影响地下工程围岩稳定性的自然因素进行了详细分析,讨论了围岩稳定性与围岩控制的方法与思路,介绍了围岩稳定性的监测方法和手段,论述了锚杆工作载荷与围岩稳定性的相互关系,用锚杆无损监测的方法来全程监测围岩稳定性对研究围岩稳定及工程施工具有很大的指导意义。     

全长黏结型锚杆高频超声导波检测应用研究

分析高频纵向轴对称超声导波在全长黏结型锚杆中传播的特性。在不同频率范围内,锚杆中同一模态的衰减特性及速度差别较大。理论上,在1 MHz以上,高阶纵向轴对称模态在特定频率下的轴向位移集中于杆中心,衰减最小,且能量速度最大,可用于全长黏结型锚杆的质量检测。同时建立实验系统,在1.13～2.85 MHz频率范围内对直径φ22 mm、长度1 m的埋于水泥中的无缺陷锚杆进行了频率扫描,并根据实验结果做出第一次端面回波速度和幅值随频率变化曲线,分别与理论能量速度频散曲线和衰减频散曲线相吻合,并且对埋于水泥中带单缺陷锚杆进行导波检测。研究结果表明导波可用于锚杆长度检测及缺陷定位。最后,将此规律应用于在直径为φ18 mm,长度为2 m的锚杆工程现场检测,检测结果较为理想,验证高频超声导波可以应用于全长黏结型锚杆的无损检测。     

体外预应力在大跨径桥梁上的应用与施工

本文主要介绍了体外预应力索在莱大跨径桥梁中的应用与具体施工方法,同时,结合某大跨径桥梁体外索张拉断丝原因的分析及处理,提出了在大跨径桥梁体外预应力索施工中应注意的事项及建议。     

石门大桥拉索病害检测与分析

详细介绍了石门大桥拉索病害的检测方法和步骤。通过下锚头渗水检测,指出渗水是由于桥面雨水进入锚箱钢套管所致。分析了护套破损成因及其规律,发现拉索护套破损数量与拉索长度线性相关。提出了一种划分钢丝锈蚀等级的方法。通过对换下旧索进行剖索检测,分析了拉索截面锈蚀分布规律以及沿长锈蚀分布规律。     

石门大桥拉索病害检测与分析

详细介绍了石门大桥拉索病害的检测方法和步骤.通过下锚头渗水检测,指出渗水是由于桥面雨水进入锚箱钢套管所致.分析了护套破损成因及其规律,发现拉索护套破损数量与拉索长度线性相关.提出了一种划分钢丝锈蚀等级的方法.通过对换下旧索进行剖索检测,分析了拉索截面锈蚀分布规律以及沿长锈蚀分布规律.     

桥梁缆索特殊断口失效机理分析

为延长桥梁缆索的使用寿命,必须确定其失效机理.通过调研国内外大量的桥检资料,将现场取回的桥梁缆索钢丝做断口电镜扫描( SEM)后,对缆索钢丝断口的两种特殊类型(阶梯状断口和杯口状断口)进行了失效机理分析.结果表明,阶梯状断口主要是由于腐蚀疲劳所致;在钢丝无明显锈蚀,当外界荷载超过钢丝的极限承载力时出现塑性破坏是导致杯口...     

钢丝裂纹扩展估算模型及其在预腐蚀疲劳寿命计算中的应用

为给桥梁缆索高强度钢丝损伤容限分析提供实用的裂纹扩展计算参数,根据钢材相关试验的结果统计了珠光体钢丝门槛值ΔKth和裂纹扩展计算数据,建立适用于不同屈服强度和应力比的钢丝裂纹扩展经验模型。在此基础上,提出基于一维裂纹扩展假定的预腐蚀钢丝疲劳寿命预测方法,并对锈蚀钢丝恒幅和变幅疲劳寿命进行实例分析。结果表明,珠光体钢材的屈服强度和门槛值之间的相关性随着屈服强度和应力比的提高而增强|提出的钢丝裂纹扩展模型和初始裂纹深度假定可较好地模拟腐蚀钢丝恒幅疲劳试验的离散性和疲劳极限性质|腐蚀钢丝变幅疲劳评估结果对门槛值变化较敏感|按保守门槛值的预测寿命显示,轻微均匀锈蚀钢丝若及时采取养护措施,可在桥梁常规检修期内继续使用。     

磁通量传感器在体外索力检测中的应用

结合工程实例,介绍了磁通量传感器在吉安赣江大桥V墩体外索检测中的应用.磁通量传感器可以对体外预应力索、悬索桥和斜拉桥的预应力索以及其他磁性材料结构进行无接触应力监控.由于钢结构本身可作为传感器,并且通过磁导率的变化来反映应力变化,磁通量传感器可以安全准确地测定索力.