[實用新型]基于材料強度差實現壽命差的破損安全拉索

有效

• 申請號: 201220052972.1
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN202440710U
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 廖光明;湯國棟;湯朋
• 申請（專利權）人: 廖光明;湯國棟
• 主分類號: D07B1/10
• 分類號: D07B1/10
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

技術領域

本實用新型屬于橋梁、建筑結構、長輸電線、海洋工程等索結構技術領域。具體涉及一種基于材料強度差實現壽命差的破損安全拉索。

背景技術

由鋼絲或鋼絞線所構成的拉索，早已廣泛地應用在橋梁、建筑、礦山工程、海洋工程、長輸電線等領域，然而，拉索驟斷結構毀損的重大事故，卻一直沒有杜絕。

以橋梁拉索為例，迄今的破斷統計壽命為3～16年，很少超過20年。近年雖有改進，尚不能指望其與結構的服役壽命相同，此其一；其次，由于其載荷與環境作用的隨機性，橋梁拉索的破斷壽命為非確定性的，何時破斷并不知道。因而，在橋梁的全壽命期內，拉索將多次破斷或拆換[唐寰澄：橋梁拉索隱患剖析，《橋梁》，2005/5期]。

目前，雖然對拉索普遍采用了以壽命預測為核心的健康檢測與診斷技術，以及“三年一檢測，十年一拆換”的保障措施，但由于載荷作用的隨機性和檢測的局限性，從本質上講，這樣的檢測和拆換措施，是不能排除拉索驟斷的危險。因為一，拉索的拆換時間，是根據剩余壽命預測(或評估)確定的，而隨機問題的壽命預測，為非確定性的‘統計量’[周傳月等：MSC.Fatigue疲勞分析應用與實例.之pp.49]。拉索究竟會何時破斷，是無法準確確定的。其二，對于橋梁鋼索，一般多采取‘疑斷就換’，一換就成批地換，甚至全橋拆換。即拆換的時間與拆換對象的決策，沒有定量準則或判據，因此帶有主觀性隨意性。既存在誤拆的浪費，也存在該拆而未拆的危險。其三，這樣一換就成批或全橋拆換的作法，在橋梁的全壽命期內，其服役成本可與全橋建造的總造價相比，令人吃驚。如德國漢堡Kohlbrand?Estuary橋拉索拆換一次的費用為原造價的4倍[王文濤.斜拉橋換索工程.前言]；

至于拉索驟斷損毀橋的修復費用，統計表明，將是全橋當年總造價的1倍以上；全橋拉索拆換一次的費用，與橋梁建造當年的總造價相當，為建橋當年拉索造價的6～10倍。譬如中國四川成渝公路內江新龍坳橋換索費用為全橋當年總造價的1.2倍；四川宜賓小南門橋，因鋼索驟斷、橋梁損毀的修復及拉索拆換的費用，為全橋新建當年總造價的1.5倍以上。

“三年一檢測，十年一拆換”的保障技術措施，從分析上講，只解決了當前的斷索危機，但并未排除橋梁拉索驟斷的鳳險。因為在拆換周期、乃至檢測周期內，因拉索驟然破斷帶來的垮橋風險不能排除，如美國明尼阿波利斯市密西西比河大橋，經明尼蘇達大學土木工程系等進行健康監測和檢測，不只一次地評估預測得出結論：近期不必因疲勞問題而提前對大橋拉索進行更換。于是，更換工程被安排到了2020年。然而，大橋卻提前于2007年8月1日，且在只有半幅通車的情況下，驟然垮塌了[張啟偉.‘屢檢屢過’的大橋坍塌背后.科學時報.2007.8.24]。這無疑對橋梁拉索健康監測和診斷技術的可靠性，提出了尖銳質疑。

為了解決拉索驟斷毀橋問題，ZL200520034394.9公開了一種‘用于橋梁吊桿和拉索的破斷預警及在線拆換裝置’。該裝置的技術特征是：拉索由兩根成品拉索組成，其中一根為承載索，另一根為安全索；承載索受力時，安全索不承載受力；承載索破斷后，安全索即承載受力。該裝置雖這一方面可避免承載索破斷后橋梁受損或垮塌，另一方面可保證實現在線更換承載索，但只適用于通常的多路傳力(如雙吊桿)系統，而對于大量(90％以上)存在的單路傳力拉索是不適用的，且如果是平行雙索還需張拉工藝才能實現，施工成本較高。

繼后，ZL200720081631.6又公開了一種破損安全拉索，簡稱FSC。該拉索是基于鋼絲或鋼絞線的‘應力差實現壽命差’的準則，通過超張拉工藝，將組成拉索的鋼絲(或鋼絞線)分為外層的應力水平較高的部份和中心應力水平較低的部份。應力水平較高的外層鋼絲(或鋼絞線)將先行破斷，即發出警示。中心部分鋼絲(或鋼絞線)則能繼續承載，保證鋼索整體不斷的情況下(此即謂斷絲不斷索)，立即拆換，且‘損一換一’，既避免了橋梁受損或垮塌，又勿需‘疑斷就換’，換則全橋或成批拆換。但該拉索需要通過安裝施工時的超張拉工藝來實現應力差，既增加工藝環節和超張控制的難度，又增加施工成本。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種基于材料強度差實現壽命差的破損安全拉索。

本實用新型提供的基于材料強度差實現壽命差的破損安全拉索，該拉索由防護套和包覆其中的平行鋼絲或鋼絞線構成，其特征在于包覆其中的鋼絲或鋼絞線由破斷強度低的鋼絲或鋼絞線與破斷強度高的鋼絲或鋼絞線組成，且二者的鋼材破斷強度比為0.68～0.86，優選0.75～0.85。