桥梁拉索有多种结构形式,但目前世界范围内的大多数桥梁采用的是平行钢丝拉索或平行钢绞线拉索。其中,平行钢丝拉索因其构造特点,其PE护套表面易于出现裂纹问题。据我国相关统计,在已运营超过10年的斜拉桥和拱桥中,大约七成以上的桥梁拉索索体PE护套表层存在不同程度的裂纹及微裂纹现象。
关于平行钢丝斜拉索及其PE护套开裂特性,经过对多座出现裂纹问题的桥梁拉索进行实地检查与取样力学试验后发现:多数(超过90%)桥梁拉索的PE护套裂纹呈现环状特征;且这些已开裂的PE护套在拉伸强度和疲劳性能上并未表现出显著下降,与新出厂的拉索相比并无明显差异。
分析索体PE外护套开裂原因时,首要因素归结于拉索索体结构以及其受力特性。在桥梁运营期间,拉索始终处于高强度交替索力作用下工作,由于钢丝拉索内部钢丝与PE防护层之间以及两层PE防护层相互间的摩擦较大,使得索体PE防护层长期处于高应力状态,最终导致PE应力开裂。
此外,HDPE材料的选择也影响着拉索PE开裂的时间。鉴于桥梁拉索在使用过程中会受到紫外线照射、雨水冲刷以及有害气体腐蚀的影响,选用的HDPE材料耐环境应力开裂性能至关重要。部分小型厂家可能采用HDPE二次料或再生料生产拉索,从而导致桥梁投入使用不久即出现PE开裂的问题。
施工操作也是导致PE护套损伤的重要因素。许多施工单位缺乏足够的施工经验和专业技术,往往未能采取充分的保护措施,甚至完全忽略索体保护。斜拉索施工过程复杂,包括运输、存放、卷绕、展开、拖索、吊装、牵引、锚固、张拉和调整等多个步骤,柔性聚合物材质的PE护套在施工环节容易遭受损伤。例如,在张拉阶段,若牵引机具直接抓住并拉扯PE护套,即使当时进行了修补,后期仍可能出现再次开裂的情况。
同时,在检修过程中,一些重型检测设备的质量可高达几十公斤,当它们沿拉索移动时,设备轮子与拉索之间的摩擦可能导致挤压损伤拉索护套,甚至破坏护套表面上的风雨缠绕线等附加结构。另外,在使用斜拉索机器人进行检测时,如果控制不当导致夹紧力过大,也可能引发PE护套受损。