拱橋吊桿損傷退化機理及壽命評估研究進展

趙洪平，李元兵

（1.常州市市政工程管理處，江蘇常州213002；2.同濟大學橋梁工程系，上海 200092）

0 前言

吊桿是拱橋的主要傳力構(gòu)件，其安全性、耐久性關(guān)系結(jié)構(gòu)的安全與正常使用。由于制造、運輸或施工過程中護套的損傷，使用環(huán)境下護套老化或鍍鋅鋼絲腐蝕，在腐蝕和應力作用下鋼絲的應力腐蝕或腐蝕疲勞而開裂、斷絲等問題，使得相當一部分拱橋的吊桿在建成后一段時間內(nèi)便出現(xiàn)嚴重損傷，不得不提前維修或更換，甚至導致橋面倒塌、斷裂或損毀。如2001年11月7日，四川宜賓南門大橋發(fā)生短吊桿斷裂及局部橋面倒塌事故；從現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果得知，該橋邊吊桿內(nèi)鋼絞線銹蝕情況非常嚴重，最大斷絲面積占全截面2/3以上，次邊吊桿內(nèi)鋼絞線也有相當程度的銹蝕。在目前發(fā)現(xiàn)的拱橋病害中，吊桿病害占絕大部分。這些病害導致吊桿力學性能退化，耐久性降低，使用壽命嚴重減少。既有拱橋健康狀況調(diào)查表明，大部分橋梁的吊桿均處于或接近損傷退化狀態(tài)。拱橋設計年限一般為100 a，而吊桿實際使用壽命大致在3～20 a；近年隨著成品索的使用，吊桿壽命雖有一定程度提高，但在拱橋運營階段，仍需進行多次更換吊桿。因此，了解吊桿結(jié)構(gòu)行為，研究吊桿損傷退化機理及主要影響因素，對吊桿承載力及剩余使用壽命進行評估和預測，為吊桿設計準則、失效判據(jù)及適用規(guī)范的最終制定提供科學依據(jù)，成為當前拱橋吊桿問題研究的關(guān)鍵。

本文結(jié)合文獻分別對吊桿病害、吊桿荷載行為、吊桿損傷退化機理及損傷演化模型、吊桿承載力及剩余壽命評估等方面的研究進行了概括和總結(jié)，并在此基礎上提出了新的技術(shù)路線。

1 吊桿病害

由于受制造、運輸、安裝、施工、腐蝕、疲勞、火災等諸多因素的影響，吊桿各部分在外觀、材料、力學性能等方面發(fā)生改變，使吊桿逐漸喪失使用功能乃至破壞。根據(jù)吊桿體系的病害調(diào)查，可將吊桿病害分成三類：吊桿護套病害、吊桿錨頭病害、吊桿內(nèi)鋼絲病害。根據(jù)實橋檢測及研究成果，護套破損、鋼絲銹蝕和開裂是吊桿損傷退化的主要影響因素，其他病害對吊桿的影響均可忽略。

1.1 吊桿護套病害

通過對部分橋梁吊桿的病害調(diào)查，發(fā)現(xiàn)絕大部分橋梁PE護套均出現(xiàn)橫向或縱向開裂，最短的不到1 a，最長的不到10 a；具體表現(xiàn)形式包括龜裂、劃痕、刮痕、縱向裂縫和橫向裂縫等。在各類護套病害中，縱向開裂所占比例最大。

吊桿護套破損的原因可歸結(jié)為：（1）索體結(jié)構(gòu)受力不合理，HDPE護套始終處于較高應力狀態(tài)，導致其耐環(huán)境應力開裂性能下降，提前開裂；（2）HDPE材料的耐環(huán)境應力開裂性能指標不足或與填充材料的熱膨脹系數(shù)差異使護套開裂；（3）光、氧、熱、生物、雨水沖淋以及有害氣體的腐蝕，導致護套提前開裂；（4）護套在制造、搬運、安裝過程中受初始損傷而開裂，或卷盤直徑太小導致應力開裂，在運營階段遭遇意外事故或被吊桿阻尼器的限位塊割傷而導致護套開裂；（5）護套補好后由于HDPE冷卻收縮，在修補處產(chǎn)生附加拉應力而導致護套再次破損；（6）在對拉索進行病害檢查時，檢測小車與護套摩擦擠壓，導致護套損傷。

1.2 吊桿錨頭病害

錨頭的病害主要包括銹蝕、開裂、變形、滲水。錨頭銹蝕通常出現(xiàn)在錨杯外螺紋等易積水積塵的部位。錨頭開裂工程實例較少，僅在Maracaibo橋檢測時報道過。錨頭變形主要發(fā)生在拉索出廠前的超張拉檢驗過程中，典型現(xiàn)象是錨板回縮。錨頭滲水源于橋面或索面雨水、預埋管內(nèi)冷凝水以及護套內(nèi)灌漿積水等，滲水原因包括吊桿外護套斷裂或開裂、梁體導管與索體間存在間隙或密封防護失效、索體與下錨頭連接處開裂等。

1.3 吊桿內(nèi)鋼絲病害

吊桿內(nèi)鋼絲病害主要包括銹蝕、開裂、松弛及斷裂。鋼絲銹蝕在吊桿病害調(diào)查中占絕大部分，防護措施失效導致鋼絲與腐蝕性介質(zhì)接觸并發(fā)生電化學反應是鋼絲銹蝕的主要原因，進入索體內(nèi)部的雨水、潮濕空氣，甚至微生物均可能導致鋼絲銹蝕。鋼絲開裂在檢測時較少被發(fā)現(xiàn)，主要由于鋼絲銹蝕后截面積減少或幾何形狀改變導致其局部應力集中，使鋼絲力學性能下降而開裂。鋼絲松弛主要由于吊桿內(nèi)鋼絲束發(fā)生偏移等引起，能使吊桿內(nèi)各鋼絲受力極不均勻，導致鋼絲加速失效。鋼絲斷裂在主纜、斜拉索、吊桿檢測中較普遍，斷絲形態(tài)可概括為四種：（1）A型斷絲，初始時裂紋垂直于鋼絲，當裂紋擴展至鋼絲截面50%時突然傾斜45°，形成貫穿裂紋[2]；（2）B型斷絲，初始時裂紋垂直鋼絲，當裂紋擴展至鋼絲截面50%時突然斷裂，斷口呈鋸齒狀[2]；（3）C型斷絲，初始時裂紋垂直鋼絲，當裂紋擴展至鋼絲截面50%時，裂紋沿鋼絲方向擴展，至一定程度后，擴展方向恢復至初始擴展方向，鋼絲快速斷裂[3]；（4）D型斷絲，斷絲處呈尖錐狀，斷絲附近未發(fā)現(xiàn)裂紋[4]。根據(jù)鋼絲斷口分析，D型斷絲主要是銹蝕單獨作用的結(jié)果，A、B型斷絲主要是腐蝕疲勞作用的結(jié)果，而C型斷絲則是應力腐蝕和腐蝕疲勞綜合作用的結(jié)果。各失效鋼絲斷口形態(tài)如圖1所示。

吊桿病害中，護套破損雖不降低吊桿承載力，但可直接導致鍍鋅層及鋼絲的銹蝕，決定著索體鍍鋅鋼絲的銹蝕起始時間。鋼絲銹蝕是鋼絲腐蝕疲勞或應力腐蝕開裂的起點，且需通過深度檢測予以確認，是吊桿損傷退化的決定性因素。其他病害對吊桿損傷退化的影響較小，可忽略。

2 吊桿荷載行為

大跨拱橋受恒載、活載、混凝土收縮與徐變、溫度變化、振動和施工誤差等因素的影響，拱肋和橋面的縱向變形必定會產(chǎn)生一定差異，從而使吊桿產(chǎn)生彎曲和剪切變形。長吊桿由于剛度較小適應變形能力較強，故一般不會產(chǎn)生較大應力，但短吊桿由于剛度較大，適應結(jié)構(gòu)變形能力較差，往往受力較為不利。尤其最短吊桿，內(nèi)部鋼絲或鋼絞線受力復雜且不利，易使保護層斷裂，降低吊桿的抗腐蝕性能和疲勞強度。實橋調(diào)查及研究結(jié)果表明，目前對吊桿損傷破壞影響最大的是溫度、活載作用下的橋面豎向和縱向動力響應。施工安裝誤差、混凝土收縮與徐變及橋面自由振動，雖然使吊桿上下端產(chǎn)生縱向相對變位，但相對而言較小，導致的吊桿內(nèi)力不均勻分布現(xiàn)象不太顯著。

溫度效應包括結(jié)構(gòu)整體升降溫和吊桿截面局部溫差影響。整體升降溫使吊桿下端產(chǎn)生較大的縱向相對變形，而局部溫差則使吊桿產(chǎn)生溫度應力，導致吊桿應力分布明顯不均?；钶d作用下的橋面豎向及縱向動力響應使吊桿軸力產(chǎn)生周期性變化，下端產(chǎn)生周期性的縱向相對變形，使其應力分布嚴重不均，疲勞問題突出。因此，吊桿破壞機理主要考慮恒載、活載靜動力效應及溫度作用下退化鋼絲的損傷演化過程。

3 吊桿損傷退化機理及損傷演化模型

3.1 護套損傷退化機理

根據(jù)1.1節(jié)護套病害類型，可將護套損傷退化機理分為三類：（1）制造缺陷、劃痕、刮痕，使護套因承載力不足而破損；（2）環(huán)境作用使護套老化和龜裂，包括環(huán)境老化破壞或環(huán)境應力龜裂、應力老化和龜裂、溶劑老化和龜裂等；（3）應力開裂。

老化是指HDPE在加工、儲運和使用過程中，由于受到光、氧、水、溫度、濕度、化學介質(zhì)、微生物等綜合作用，造成聚合物的降解或交聯(lián)，使其化學組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列變化，外觀變黃、變脆、變硬、變粘等現(xiàn)象。按成因可分為光老化、氧化老化、析出老化、生物老化、膨脹等幾類。吊桿護套老化主要屬于光氧老化，為改善護套抗光老化性能，可在HDPE中添加2.6%左右的碳黑，降低護套老化速度。

環(huán)境應力開裂是指材料在環(huán)境和應力協(xié)同作用下發(fā)生的開裂。根據(jù)環(huán)境因素的不同可概括為溶劑裂紋、非溶劑引起的環(huán)境應力開裂、熱應力開裂、氧化應力開裂等，主要受應力、溫度、分子量及其分布、支化情況、結(jié)晶情況等因素影響。避免護套應力開裂的方法是限制其應變。文獻[5]認為HDPE的最大應變應限制在6%以內(nèi)，文獻[6]則規(guī)定卷盤內(nèi)徑應達到20倍吊桿直徑。

3.2 鋼絲銹蝕

在腐蝕性介質(zhì)中，鋼絲及其鍍層與腐蝕介質(zhì)發(fā)生氧化還原反應，并與大氣或電解質(zhì)溶液中的其它物質(zhì)結(jié)合生成金屬氧化物、硫化物、鹵化物、氫氧化物等銹蝕產(chǎn)物，改變鋼絲的表面形狀和力學性能，這種現(xiàn)象被稱為鋼絲的銹蝕。鋼絲銹蝕本質(zhì)上是以鍍鋅層或鋼絲為陽極的腐蝕原電池反應，即：在腐蝕初期，僅鍍鋅層出現(xiàn)銹蝕，銹蝕產(chǎn)物主要為ZnO或Zn(OH)2；當鋼絲表面局部鍍鋅耗盡后，露出的鋼絲與腐蝕介質(zhì)接觸發(fā)生銹蝕，在表面形成氧化物或羥基氧化物薄膜；隨后，在近中性水溶液環(huán)境下，這層薄膜變成綠色沉淀，并最終轉(zhuǎn)化成鐵氧化物和氫氧化物的棕色易碎層。

3.2.1 鍍鋅鋼絲的銹蝕速度、銹蝕類型及銹蝕等級

鍍鋅鋼絲的銹蝕速度與其所處環(huán)境密切相關(guān)，同一材料在不同地區(qū)的腐蝕速度差異較大，對于確定的地區(qū)，鋼絲或鍍鋅層銹蝕的經(jīng)驗公式如下[7]：

式中：D為腐蝕深度（mm）；A為第一年的腐蝕深度（mm/a）；t為腐蝕持續(xù)時間（a）；n為常數(shù)。熱浸鋅和鋼絲的腐蝕參數(shù)[7]參見表1。

表1 國內(nèi)各大氣腐蝕站熱浸鋅及碳鋼腐蝕參數(shù)[7]

吊桿鋼絲在腐蝕性介質(zhì)中可能出現(xiàn)四種銹蝕：均勻銹蝕、點蝕、應力腐蝕以及腐蝕疲勞。均勻腐蝕指腐蝕反應在全部或大部分面積上均勻進行，使金屬截面積減少，鋼絲表面鍍鋅層的銹蝕便屬于均勻銹蝕。點（孔）蝕是指局限在鋼絲個別點或微小區(qū)域內(nèi)的腐蝕。在鍍鋅鈍化膜覆蓋的鋼絲表面，由于活化陰離子在缺陷處局部富集，促使了陽極反應的發(fā)展，而氧化劑的存在又促進了陰極反應，由此產(chǎn)生點蝕。應力腐蝕裂紋往往源于點蝕坑底應力集中處。應力腐蝕是指鋼絲在特定腐蝕介質(zhì)和靜應力共同作用下產(chǎn)生滯后開裂或斷裂的腐蝕現(xiàn)象。發(fā)生應力腐蝕必須同時具備三個條件：（1）敏感的金屬材料；（2）足夠大的拉伸應力；（3）特定的腐蝕介質(zhì)。腐蝕疲勞是指鋼絲在循環(huán)應力和腐蝕環(huán)境協(xié)同、交互作用下因開裂或脆性斷裂而提前失效的現(xiàn)象。與應力腐蝕不同，金屬在所有腐蝕介質(zhì)中都可能發(fā)生腐蝕疲勞。腐蝕疲勞的裂紋短、粗而多、只有主干，而應力腐蝕的裂紋較少，在主裂紋擴展的同時，還有若干分支。鋼絲應力腐蝕的應力強度因子幅、門檻值較腐蝕疲勞的高約20倍。

Hopwood和Haven[8]最早提出了鋼絲銹蝕分級的概念，他們將鍍鋅鋼絲按銹蝕程度劃分為4個等級，隨后，R.M.Salas等人以及美國堪薩斯州Roebling[9]橋也相繼提出了鋼絲銹蝕分級標準。文獻在總結(jié)上述分級標準的基礎上，根據(jù)實橋鋼絲的銹蝕檢測結(jié)果，提出了如下銹蝕等級（見表2所列）。

表2 文獻鋼絲銹蝕等級表銹蝕等級表

3.2.3 吊桿銹蝕影響因素及銹蝕分布模擬

鋼絲銹蝕的影響因素包括溫度零度以上RH＞80%的潤濕時數(shù)、相對濕度、雨水PH值、溫度、年日照時數(shù)、年凝露日、降塵、污染物等。對鍍鋅鋼絲，表面潤濕時間越長、相對濕度越大、日照時間越多、溫度越高、腐蝕速度越快。降雨在金屬腐蝕初期減緩腐蝕速度，在腐蝕后期加速腐蝕速度。降塵或污染物加速鋼絲的腐蝕。鍍鋅鋼絲的臨界相對濕度為鋼絲65%、鋅70%。

文獻[4]通過對拉索銹蝕檢測結(jié)果研究后得出：拉索護套破損處鋼絲銹蝕程度最高，鋼絲銹蝕比率沿拉索徑向和周向以指數(shù)形式遞減，表達式如下：

式中：Ri為鋼絲銹蝕比率；a為常數(shù)，0＜a＜1；i為鋼絲所在層的編號。

由于實橋檢測數(shù)據(jù)的局限，使得上述拉索銹蝕分布模型參數(shù)離散性較大，尚不能應用推廣?？赏ㄟ^更大范圍的調(diào)研和統(tǒng)計分析，制定國內(nèi)不同大氣區(qū)域的吊桿或拉索銹蝕分布云圖。

3.3 鋼絲應力腐蝕和腐蝕疲勞機理

3.3.1 鋼絲應力腐蝕機理

鋼絲應力腐蝕機理主要包括氫致開裂和陽極溶解。如果陽極金屬溶解所對應的陰極過程是析氫反應，而且原子氫能擴散進入鋼絲并控制裂紋的形核與擴展，則稱這類應力腐蝕為氫致開裂，不屬于氫致開裂的應力腐蝕則稱為陽極溶解。研究表明，吊桿鋼絲的應力腐蝕機理主要是氫致開裂。

J.Toribio[10]利用預裂紋鋼絲試件對兩種應力腐蝕機制進行了對比試驗，結(jié)果表明：（1）氫致開裂機制下的KSCC始終低于陽極溶解機制下的KSCC。（2）在氫致開裂作用下，冷拉鋼絲的裂紋存在分叉現(xiàn)象，裂紋擴展方向在應力腐蝕開始階段就發(fā)生改變；而在陽極溶解作用下，裂紋未出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，裂紋在擴展至一定程度后才偏向鋼絲長度方向。（3）鋼絲沿長度方向的斷裂韌性更低，氫擴散系數(shù)更高；隨冷拉次數(shù)的增加，鋼絲裂紋會沿冷拉方向發(fā)展，最終與鋼絲長度方向一致。

C.Alonso、J.Fullea和C.Andrade[11]通過模擬實橋環(huán)境下鋼絲的應力腐蝕試驗后認為：鋼絲在應力腐蝕作用下的壽命非常小，最快僅需37 h，與吊桿的設計壽命相比，可忽略不計。

3.3.2 鋼絲腐蝕疲勞機理

鋼絲腐蝕疲勞機理主要有4種：（1）點蝕加速裂紋形成理論；（2）形變活化腐蝕理論；（3）保護膜破裂理論；（4）吸附理論。腐蝕疲勞過程包含兩種基本的損傷型式：循環(huán)應力引起的微區(qū)金屬反復滑移以及腐蝕介質(zhì)與金屬通過電化學反應引起的腐蝕損傷，二者之間相互作用，相互促進。鋼絲腐蝕疲勞壽命包括裂紋起始壽命、短裂紋擴展壽命、長裂紋擴展壽命。裂紋起始壽命僅占腐蝕疲勞總壽命的10%，裂紋擴展壽命則占90%。腐蝕疲勞裂紋起始壽命用局部應變法估算，裂紋擴展壽命采用斷裂力學方法估算，一般以裂紋長度達0.25 mm作為兩段壽命的分界點。

鋼絲腐蝕疲勞裂紋擴展速率（CFCP）符合Paris準則，在雙對數(shù)坐標系下，其斜率與大氣環(huán)境下的基本相同。為計算CFCP，Lal和Weiss提出了靜態(tài)斷裂模型[12]，即假定每循環(huán)中裂紋擴展量等于裂尖正應力超過材料臨界斷裂應力σFF的距離。根據(jù)這一模型，文獻[12]提出了腐蝕疲勞裂紋擴展的腐蝕－鈍化－斷裂模型（如圖2所示），公式如下：

式中：k為特定腐蝕環(huán)境常數(shù)；ΔK為鋼絲的應力強度因子幅；ΔKthcf為鋼絲的腐蝕疲勞門檻值；Bcf為腐蝕疲勞裂紋擴展系數(shù)，根據(jù)文獻[14]數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，鋼絲Bcf可取為7.34·10-11MPa-2。

3.4 鋼絲損傷演化過程

根據(jù)鋼絲力學性能及斷絲成因分析，可將鋼絲損傷演化過程劃分為6個階段：鋼絲完好階段、鍍鋅層銹蝕階段、鋼絲均勻銹蝕階段、鋼絲孔蝕階段、鋼絲腐蝕疲勞階段、鋼絲應力腐蝕階段。在鋼絲的前3個損傷演化階段，鋼絲表面無蝕坑，其承載力僅與截面積有關(guān)；在后3個階段，鋼絲表面的蝕坑或裂紋改變了鋼絲的幾何形狀及表面粗糙度，導致局部應力集中，使鋼絲截面積和力學性能降低。鋼絲裂紋擴展規(guī)律及損傷演化過程可分別用圖3～4表示。

由圖3可知：當鋼絲蝕坑底應力強度因子低于Kthcf時，鋼絲處于裂紋萌生階段，僅受腐蝕作用，鋼絲處于前4個損傷演化階段；當裂尖應力強度因子介于Kthcf和KSCC之間，鋼絲蝕坑底部裂紋形核并開始擴展，鋼絲退化受腐蝕疲勞作用控制，鋼絲處于腐蝕疲勞階段；當裂尖應力強度因子介于KSCC和KrKIC之間時，鋼絲裂紋擴展速度受應力腐蝕作用控制，鋼絲處于應力腐蝕階段，此時鋼絲仍受腐蝕疲勞作用；當KI＞KrKIC時，鋼絲斷裂，退出工作。

基于以上分析結(jié)論，文獻提出了圖5所示的鋼絲損傷演化模型。模型由參數(shù)a和d構(gòu)成。其中，a為等效裂紋深度，用于模擬孔蝕和裂紋對鋼絲力學性能的影響；d為等效鋼絲直徑，模擬截面損失對鋼絲力學性能的影響。圖5陰影部分為鋼絲凈截面積An。當a、d已知時，鋼絲的力學性能可通過彈塑性斷裂力學方法確定，即根據(jù)PD 6493 lever3失效評定圖計算鋼絲的極限承載力，鋼絲失效斷裂的判別式[15]如下：

式中：KΙb為鋼絲達到I型斷裂時的應力強度因子；KΙC為鋼絲裂紋尖端臨界應力強度因子；σu為鋼絲失效應力；εu為鋼絲失效應變；E為鋼絲彈性模量。

4 吊桿承載力及剩余壽命評估

吊桿承載力計算時鋼絲模型主要包括[16]：（1）延性鋼絲模型，假定所有鋼絲都是延性的。每根鋼絲均產(chǎn)生彈性和塑性變形，且伸長量一致；吊桿力由所有鋼絲共同承擔，直到索作為整體而斷裂。（2）脆性鋼絲模型，所有鋼絲的極限應變不同，抗拉強度也不同，鋼絲強度由最弱截面控制。當鋼絲的應變達到極限應變后便突然斷裂；斷裂后其力按斷絲前比例或均勻分擔給剩余鋼絲，直至下一根鋼絲斷裂，如此往復，直到索力達到極限值。吊桿力等于所有鋼絲力之和。（3）脆性－延性鋼絲模型，假定鋼絲在較低應力水平下失效，吊桿索力計算時不考慮開裂和斷裂鋼絲強度，剩余鋼絲按延性鋼絲模型計算承載力。（4）簡化模型，它是脆性－延性鋼絲模型的變化形式，吊桿索力計算時不考慮開裂和斷裂鋼絲強度，剩余鋼絲按脆性鋼絲模型計算承載力。上述幾種模型中，脆性鋼絲模型以最弱鋼絲截面進行強度控制，鋼絲單元最小承載力根據(jù)極值Ⅲ型分布或蒙特卡羅法模擬，比較接近實際，且是偏安全的，建議采用。

綜上所述，吊桿承載力和剩余使用壽命評估可分三個階段：首先根據(jù)吊桿鋼絲的檢測結(jié)果模擬吊桿銹蝕分布，其次根據(jù)鋼絲的銹蝕等級確定鋼絲的承載力，最后將吊桿簡化成串并聯(lián)系統(tǒng)，根據(jù)鋼絲承載力計算吊桿的承載力和剩余使用壽命。因此，拱橋吊桿承載力與剩余使用壽命評估系統(tǒng)可以從圖6的模式來發(fā)展。

5 研究趨勢及技術(shù)路線

目前，吊桿損傷退化機理、剩余壽命預測及荷載行為等方面的研究剛起步，無法準確回答和解決吊桿實橋檢測、監(jiān)測、診斷和評估等方面碰到的諸多實際問題，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）溫度、活載、橋面振動等因素對吊桿尤其短吊桿荷載行為的影響不明確。（2）各種靜動力荷載作用下吊桿應力分布規(guī)律不清楚。（3）吊桿銹蝕分布狀況不清楚，考慮鋼絲銹蝕及應力不均勻分布后，吊桿斷絲演化過程以及應力重分布規(guī)律不清楚。（4）吊桿損傷破壞機理不明確，不清楚是銹蝕還是疲勞決定吊桿剩余使用壽命。（5）吊桿實橋檢測數(shù)據(jù)不充分，失效判據(jù)的界定不明確。（6）吊桿損傷演化模型有待研究和深化。（7）吊桿設計準則、可靠性判據(jù)、適用規(guī)范及診斷評估方法有待完善。

針對上述幾方面問題，可擬定如下研究路線：（1）首先通過試驗、調(diào)研及資料整理，建立吊桿病害、鋼絲銹蝕檢測結(jié)果、吊桿周向溫度分布、吊桿荷載效應等數(shù)據(jù)庫。（2）確定導致吊桿損傷退化的關(guān)鍵病害，通過鋼絲銹蝕檢測結(jié)果模擬吊桿銹蝕分布。（3）吊桿荷載行為分析，確定關(guān)鍵影響因素。（4）根據(jù)吊桿銹蝕分布模擬，推導荷載作用下吊桿應力分布規(guī)律，并根據(jù)退化鋼絲壽命預測模型及數(shù)值模擬，確立斷絲后吊桿應力重分布規(guī)律。（5）計算退化鋼絲的力學性能，制定鋼絲失效判據(jù)。（6）結(jié)合失效判據(jù)和應力重分布規(guī)律，確立吊桿內(nèi)斷絲演化過程。（7）根據(jù)鋼絲退化機理和斷絲演化過程，建立吊桿損傷演化模型。（8）吊桿銹蝕速度分析，結(jié)合吊桿失效判據(jù)和損傷演化模型，建立吊桿壽命評估方法。（9）模型驗證及工程應用，對現(xiàn)行規(guī)范中吊桿相關(guān)內(nèi)容的修訂提出建設性建議。

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