淺談市政橋梁工程中索結(jié)構(gòu)若干問題

魏加榮

（江蘇恒大建設(shè)有限公司江蘇省宿遷市 223800）

淺談市政橋梁工程中索結(jié)構(gòu)若干問題

魏加榮

（江蘇恒大建設(shè)有限公司江蘇省宿遷市 223800）

索結(jié)構(gòu)在橋梁工程中得到了日益廣泛的應(yīng)用，索結(jié)構(gòu)由于其優(yōu)異的材料性能特點(diǎn)，在橋梁等多種工程中得到廣泛應(yīng)用，為保證長期安全使用，對索結(jié)構(gòu)的防腐應(yīng)采取綜合工程措施。目前對構(gòu)成索結(jié)構(gòu)的材料采取的基本防腐處理措施主要為熱浸鍍鋅。

橋梁工程；索結(jié)構(gòu)應(yīng)用；索結(jié)構(gòu)腐蝕；索結(jié)構(gòu)防腐；熱浸鍍鋅

前言

我國橋梁建造水平和需求不斷提高，在對橋梁與運(yùn)輸服務(wù)的綜合效益和周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的景觀要求與結(jié)構(gòu)使用壽命相一致的耐久性設(shè)計等方面都提出了更高的要求，橋型索結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日趨普遍的是懸索、斜拉等橋型索結(jié)構(gòu)。

1 索的組成

索是受拉單元的統(tǒng)稱?，F(xiàn)代工程用索的嚴(yán)格定義涉及到三個術(shù)語：線材、線股、鋼絲繩。線股由線材相互絞合而成，幾根線股圍繞著一個核心均勻放置后絞合形成鋼絲繩。而索是對各種鋼絲繩的總稱。

（1）索的強(qiáng)度可達(dá)到1600～1800MPa，彈性模量約190MPa。

（2）索結(jié)構(gòu)分析過程的狀態(tài)

①初始態(tài)即結(jié)構(gòu)只有初始幾何形狀，無預(yù)應(yīng)力、無自重、無外部荷載的狀態(tài)。②成型態(tài)即結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力和自重作用下的狀態(tài)。此時結(jié)構(gòu)具有了初始剛度。③荷載態(tài)即結(jié)構(gòu)在成型態(tài)的基礎(chǔ)上施加外部荷載后的狀態(tài)。

2 索結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用

索結(jié)構(gòu)在橋梁工程中得到了日益廣泛的應(yīng)用，根據(jù)索的應(yīng)用部位、結(jié)構(gòu)受力及變形特點(diǎn)，主要包括纜索、拉索及吊索等多種類型，索的材料主要由鋼絲束、鋼絞線、鋼絲繩等柔性構(gòu)件構(gòu)成。

目前，從橋梁跨度、橋型構(gòu)造特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)美觀、施工條件等各種因素綜合考慮，索結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用前景十分廣泛，包括永久工程及臨時工程等，尤其是鋼索的柔性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對施工可以帶來很大便利。

3 橋梁索結(jié)構(gòu)應(yīng)用中防腐問題

索結(jié)構(gòu)基本為體外構(gòu)造，暴露于大氣環(huán)境之中，處于十分不利的腐蝕環(huán)境條件，因此橋梁工程必須充分考慮其很高的防腐性能要求，不僅包括索的自身防腐處理，對其與相關(guān)構(gòu)造的銜接處理也需予以高度重視，且在很多情況下成防腐薄弱環(huán)節(jié)及影響結(jié)構(gòu)安全的控制因素，必須采取有效措施切實(shí)保證其耐蝕性要求，為確保結(jié)構(gòu)整體安全創(chuàng)造有利條件。

4 索結(jié)構(gòu)的腐蝕特點(diǎn)

索結(jié)構(gòu)在橋梁工程的應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)基本處于高空之中，主要的腐蝕環(huán)境是大氣環(huán)境腐蝕，在高緯度地區(qū)，對懸索橋主纜索通常還要考慮到積雪對纜索的影響。

4.1 橋梁索結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)用問題

目前構(gòu)成橋梁索結(jié)構(gòu)的材料基本為高強(qiáng)度鋼絲或鋼絞線組成，鋼絲繩在懸索橋吊索中也有較多應(yīng)用，而鋼絞線或鋼絲繩也是由不同直徑的鋼絲在工廠再加工而成，因此高強(qiáng)度鋼絲是橋梁工程中索結(jié)構(gòu)的最基本材料，屬冷撥碳素鋼，包括強(qiáng)度等各項技術(shù)指標(biāo)不斷取得提高，目前在不進(jìn)行鍍鋅處理等條件下其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度多為1860MPa，而2000MPa及以上標(biāo)準(zhǔn)是今后的發(fā)展方向，且多采用低松弛系列，能夠更好地適應(yīng)工程實(shí)際需要。

橋梁索結(jié)構(gòu)鍍鋅處理標(biāo)準(zhǔn)問題：

在對鋼絲進(jìn)行鍍鋅處理過程中，鋼絲表面會有一定損傷，因此鍍鋅鋼絲（或鋼絲繩）的抗拉強(qiáng)度等有所降低，目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中通常采用1600～1700MPa。由于鋼絲的含碳量較高，通常在0.75～0.85%之間，因此塑性條件相對較差，在沒有進(jìn)行防護(hù)的條件下其抗腐蝕性很差。

4.2 鋼絲自身腐蝕問題

4.2.1 應(yīng)力腐蝕處理方式

防止應(yīng)力腐蝕破裂的主要方法是消除或減少其應(yīng)力狀況，并且通過改變介質(zhì)的腐蝕性（添加緩蝕劑），選用耐應(yīng)力腐蝕破裂的金屬材料，從而避免相關(guān)腐蝕的出現(xiàn)。

4.2.2 疲勞腐蝕處理方式

減少疲勞腐蝕的主要方法是選擇適應(yīng)相關(guān)腐蝕環(huán)境的抗腐蝕的材料，同時對材料表面進(jìn)行鍍鋅、涂漆等方法減輕疲勞腐蝕的作用。

5 鋼絲的熱處理問題

5.1 熱浸鍍鋅處理

把鋼鐵浸入溫度達(dá)440～465℃或者更高溫度的熔化鋅中進(jìn)行處理的過程，鐵基體與熔鋅反應(yīng)，形成鐵-鋅合金層覆蓋在整個工件表面，鍍鋅表面有一定的韌性，可耐很大的摩擦及沖擊，同時與基體有著良好的結(jié)合。

5.2 鋼絲熱浸鍍鋅的基本工藝流程

除油→水洗→酸洗→水沖洗→熔劑處理→烘干→熱鍍鋅→后處理→收線→成品。熱浸鍍鋅的鍍層厚度通常在50～250μm，對于鋼絲要求其鋅層重量控制在300g/m2以上，同時對附著力按有關(guān)要求進(jìn)行嚴(yán)格的檢查控制。

5.3 熱浸鍍鋅工藝的應(yīng)用

熱浸鍍鋅工藝在橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在各類索結(jié)構(gòu)的防腐處理中應(yīng)用更是極為普遍，是目前對鋼絲防腐處

理的常規(guī)工藝方法，對鋼絲進(jìn)行熱浸鍍鋅可以有效防止或減小索結(jié)構(gòu)在制造、運(yùn)輸、架設(shè)以及使用過程中的銹蝕，結(jié)合其它合理的防腐處理措施，切實(shí)保障其耐蝕要求，進(jìn)而為整個工程的安全長期使用提供良好條件。

6 索結(jié)構(gòu)的不足之處

（1）計算分析難度較高；由于索結(jié)構(gòu)的拉索在未施加預(yù)應(yīng)力時，整個結(jié)構(gòu)沒有剛度，不能成形，因此施工比較困難。

（2）在承載之后，一部分拉索預(yù)應(yīng)力不斷降低，最終松弛而退出工作，為了提高結(jié)構(gòu)的承載力，就必須增大索的預(yù)應(yīng)力；預(yù)應(yīng)力損失影響嚴(yán)重；較高的預(yù)應(yīng)力使得外環(huán)圈梁的內(nèi)力也非常大，其截面也必須相應(yīng)地增加。

（3）索結(jié)構(gòu)在荷載作用下會產(chǎn)生比較大的變形，如果采用剛性材料做屋面，在較大的變形下比較容易產(chǎn)生裂縫；節(jié)點(diǎn)外的荷載對索穹頂結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生非常不利的作用；節(jié)點(diǎn)不成熟、結(jié)構(gòu)成本相對較高等。

[1]李艷陽.市政橋梁下部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用探究[J].門窗，2014，10：110～111.

U445.57

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