悬索桥拉索体系损伤的检测

索桥现已成为大跨度桥梁的主要桥型，缆索结构体系是大跨径桥梁的主要承重构件，其安全性和耐久性对桥梁的正常使用和整体安全极为重要。缆索结构体系是缆索承重桥梁的生命线，耐久性和安全性不足会导致桥梁病害产生与劣化，影响桥梁承载能力，最终导致公路桥梁垮塌的恶性事故，造成恶劣的社会影响和巨大的经济损失。

拉索体系的损伤主要有锈蚀、疲劳断丝、滑丝和断裂等几种，其检测与监测的技术也主要是针对上述损伤形式开展的。下面分别就目前通用的几种检测方法做一个简单的介绍。

一、索体损伤检测技术

1.1 人工检测法

长期以来，人们对于大跨径桥的索体的斜拉桥检测主要采取人工检测，主要是检查索体是否腐蚀，各紧固件是否松动，定期对索体各部件涂刷防护漆，对已锈蚀的及时除锈，清查索腐蚀的钢丝数量，判断其腐蚀程度。对于第三代缆索体系（PE防护拉索）目前多采用目测方法，先观测护套的表面，再根据索体表面的情况确定是否需要打开锚固区或在某些部位凿开护套，使钢丝外露以了解锈蚀、断丝等情况，在必要时对部分钢丝取样，并进行相关的物理和力学试验，以确定缆索的状态。

常规斜拉桥检测方法主要是根据拉索腐蚀的程度等级来提出是否需要更换此索，其依据建设部行业标准对缆索的安全性方面提出了定量的指标：以断丝面积2%或钢丝总面积损失10%作为索桥拉索是否需要换索的阈值；对于悬索桥吊杆的更换，则只规定对“需要更换者”，应进行力学分析、制定更换方案。

1.2  磁漏检测法

无损检测对于构件锈蚀、裂纹等缺陷的检测其方法日趋成熟，在众多的无损检测方法中磁检测原理是最佳的无损检测方法之一。而磁漏法是无损检测的主要手段，它通过测量被磁化的拉索表面泄露的磁场强度来判定缺陷的大小。一旦拉索的表面有损伤或断丝，一部分磁场将从拉索中泄露出来，外泄的磁场可被传感器检测。当拉索遇到里面或内部缺陷产生的材料间断时，磁力线将会发生聚集（畸变）从而引起可被检测的磁漏或磁场变化。

根据磁漏技术的特点，该技术用于斜拉桥拉索及悬索桥吊索在锚固区外的部分的钢丝锈蚀、断丝等检测是可行的，但对锚固区内的检测将难以进行。

1.3 放射线检测法

采用放射线法可以探测索体的多种损伤，射线主要包括X射线和γ射线，放射线法可以检测索体内部损伤和缺陷。X射线的检测原理是：当射线通过被检测物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线吸收能力不同，一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位射线强度，因而可以通过检测透过被检物体后的射线强度的差异，来判断被检物体中是否存在缺陷。放射法不仅可以检测损伤的存在，还可以以三维空间坐标定位损伤。射线检测装置主要由射线源、胶片和摄相装置组成，为了屏蔽对人体的辐射，射线装置往往比较大，但携带式X射线装置可以用于现场拉索的损伤检测。

表面的缺陷也会对底片上的图像有影响，但通过现场对表面缺陷的观察，可以剔除图像上表面的缺陷，较准确地得到索体及锚头内部的断丝以及滑丝等损伤情况。

1.4超声波测试检测

美日等国曾在上世纪末对采用超声波检测斜拉索锚固区内的钢丝断裂的技术进行了研究，并应用于美国Cochrane桥。图3所示为在实桥采用超声波检测斜拉索锚固区内钢丝断裂的情况。据报道，当频率在5~10MHz时，超声波可检测锚固区2~5m长度内缆索的断丝。显然这项测试技术不失为一种选择，但在斜拉桥检测拉索及锚固系统和悬索桥吊索系统时要使结果理想必须事先进行严格标定，尽管理论上可测定索的非规则性和断面损失，但实践中还有较大困难；另一方面，超声波测试技术对锚固区外缆索的检测仍有较大难度。

1.5  磁伸传感技术检测法

磁伸传感技术采用两个磁伸传感器进行测试，其中一个作为发射器，另一个作为接收器，两者均由一个线圈和一个偏磁场构成。

磁伸技术可用于缆索的断丝、锈蚀和其它原因引起的断面损失的检测。国外已对49丝拉索进行过试验研究，证实了其有效性。对长为100m，直径F15mm的钢铰线进行的试验表明磁伸传感可检测2%以上的断面损失。但与磁漏传感技术相似对锚固区内的检测仍不易进行。 

1.6 电反射技术

电反射技术（包括电时域反射/ETDR和电频域反射技术/EFDR），电时域反射系统又称为“闭环”雷达，并在输电线的检测中广为应用，同时在岩土工程中亦有应用。电时域反射系统的工作原理是：系统对电缆发送高频电脉冲，电缆沿线阻抗的非连续和非匹配将会反射部分脉冲，而系统可将对该反射脉冲进行记录，并根据阻抗的变化情况分析电缆沿线材料的物理特性。电频域反射技术将反射信号在频域进行处理，其分析比时域结果将更为简洁和明确，并更易除去噪声的影响。对斜拉桥拉索及悬索桥吊索进行检测时，电反射系统可利用缆索本身的钢铰线或平行钢丝索作为电缆，同时并行其布置另一条附件的电缆作为地线。

此外无损检测还有磁弹性传感器技术；脉冲涡电流技术；非线性声振技术；聚能探地雷达技术等。但这众多的检测技术使用起来都有各自的工况和使用条件，就斜拉桥检测的工况和使用条件分析，采用上述哪一种技术检测都不能完全覆盖，必须复合解决。

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