基于磁通量法对开窗目视检测斜拉索锈蚀程度局限性的研究

基于磁通量法对开窗目视检测斜拉索锈蚀程度局限性的研究

翁憬1贾学斌1吴寒亮1

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1中路高科交通检测检验认证有限公司北京

摘要：斜拉索锈蚀是在役斜拉桥的主要病害之一，直接决定了斜拉桥的结构安全。我国早期修建的斜拉桥拉索防护系统多为现场制作，在长期服役后往往出现防护层破损而导致拉索钢丝锈蚀。目前检测中普遍采用局部开窗方法，通过目视及经验直接判定锈蚀程度。本文中，以南方某斜拉桥更换下来的拉索为研究对象，采用磁通量方法对拉索外层钢丝锈蚀程度进行无损检测，并与传统开窗检测结论进行比较分析。对比了单根钢丝的磁通量值（积分电压）与开窗检测结果吻合程度，并进一步探索了同断面的外层钢丝锈蚀程度是否存在分部规律等。结果表明，开窗目视法检测拉索锈蚀程度具有局限性。

关键词：斜拉索，锈蚀程度，磁通量法，开窗目视法。

1引言

斜拉桥以其造型美观、跨越能力强等诸多优势，得到了广泛、快速的应用和发展，斜拉索（以下简称“拉索”）是斜拉桥的主要承重构件，处于高应力状态。我国早期拉索多为现场进行防护施工，主要的方式有氯磺化聚乙烯橡胶分段硫化压膜、环氧树脂缠裹玻璃丝整束防护后表面涂环氧铝粉面漆或铝套管防护等。这样的拉索防护系统对外界侵害比较敏感，随着使用年限的增长，在实际运营中逐步暴露出锈蚀、断丝等病害，严重者出现拉索断裂，形成严重的安全隐患。

目前，针对斜拉索锈蚀的检测方法主要有开窗目视检测法、磁性检测法、放射线检测法、超声波检测法。其中，目视法为局部剥开防护层的有损检测，是目前最有效的直接方法，但开窗区域有限，并以局部区域结果作为整索的判定结果。在无损检测中，磁通量法已成为拉索锈蚀程度无损检测的主要方法之一。磁通量法是采用永久磁铁励磁回路对缆索磁化后，缆索便相对于励磁回路运动，当缆索中金属横截面积总和发生变化时，励磁回路中的主磁通量将随之改变。已有研究显示磁通量检测结果（积分电压）与拉索的锈蚀程度成正比关系。

本文中，通过对南方某桥上拆下的旧拉索截取的样品进行外观检验，根据前期开窗目视检测结果，选取不同损伤程度的索段，从索段上选取不同锈蚀程度的钢丝样品，测量断面外侧钢丝的磁通量值，将该结果与对应拉索的开窗目视的判定结果进行吻合程度比较，同时初步探讨了同断面钢丝的锈蚀分布是否存在规律性。

2磁通量法与开窗目视法结果吻合程度比较

南方某桥跨径组合为105+210+105m双塔双索面斜拉桥，修建与1991年，换索时服役已经21年。该桥的斜拉索共60对，采用平行钢丝索组成双对称的索面布置形式，各索钢丝数不等。根据开窗检测结果（如图2-1所示），本次选取拉索锈蚀程度不同的5根作为试验对象，详细信息如表2-1所示。

表2-1选取的索段试样

(a)东塔-中跨-下游7#索、无锈蚀(b)东塔-中跨-下游1#索、锈斑(c)东塔-中跨-下游9#索、严重锈蚀

图2-1开窗检测现场锈蚀情况图

取样过程中，根据斜拉素PE护套病害情况，以原开窗检测处为基准点，往塔端方向取约1m、往梁端方向取约2m的长度，索段长度约3m。，如图2-2~图2-4所示。

2）磁通量检测

采用江西飞尚研制的FS-CTL磁通量采集仪和配套的FS-BCT磁通量传感器（图2-6）第1层（最外层）和第2层的钢丝进行钢丝锈蚀程度测量。检测中，选取每根钢丝的典型锈蚀情况1米范围，量取4处的磁通量值，每处测量3~4次，测量结果如表2-2所示。

图2-6磁通量检测设备

表2-2各拉索第1、2层钢丝磁通量检测结果

图3-1同断面外层钢丝磁通量积分电压值分布图

从上图可以发现，同断面外层钢丝的测通量积分电压值分布存在明显的波动，其锈蚀程度并不相同，其判定结果也随之变化。这也进一步说明了以开窗目视检测作为全断面锈蚀情况评定的局限性。此外，该方法在判断拉索是否存在锈蚀时效果显著，但作为全断面锈蚀程度的判定方法存在局限性，存在误判的可能。

4结束语

本文基于磁通量法检测斜拉索锈蚀程度与常规开窗检测法之间的吻合程度进行了比较，指出了常规检测手段的局限性；通过对同断面钢丝磁通量检测结果的分析，看到同断面钢丝锈蚀程度存在较明显波动，进一步表明了开窗检测的局限性。

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