摘要：索桥的拉吊索在桥梁恒载、营运荷载以及风、雨、地震载荷等作用下时，拉吊索易发生大幅的振动，尽管采取了减震措施，但拉吊索的振动还是较大。在外护套破损处，拉索索体的钢丝或钢绞线将会直接暴露在酸雨、盐雾等复杂服役环境中，在环境中的腐蚀性气体离子和交变荷载作用的相互作用下，发生气相腐蚀-疲劳的索体钢丝或钢绞线塑性降低，脆性增强，容易发生拉索破断事故。因此，作为在役拉索桥最重要的承载部件之一的拉吊索，其耐久性、可靠性一直是我国桥梁工程领域拉索研究的重点和难点，本文就是基于桥梁拉索结构在复杂服役环境下腐蚀损伤机理的研究。 关键字：拉索；腐蚀损伤机理；使用寿命；拉索更换。 一、概述 1997年建成通车的重庆李家沱长江大桥，于2017年10月完成了拉索更换，截止目前，我国上世纪90年代中期修建的斜拉桥、悬索桥基本上都更换了拉索、吊索。这些已经更换的拉吊索，服役寿命远没有达到设计的30年使用寿命。通过文献检索发现，多数拉索桥换索是拉吊索的外护套严重破损，索体钢丝直接暴露在服役环境中，锈蚀严重，服役可靠性降低的原因。多则十几年，少则几年时间，远远没有达到拉吊索设计的30年基准年限。拉吊索服役 环境复杂,其防护系统极易受外部环境的影响而失效。如果外护套破损，索体内的钢丝、钢绞线直接与服役的腐蚀环境中介质接触，特别是一些特殊的服役环境如：严重的酸雨地区、大气重污染区、紫外线强烈区以及邻近海洋等地区，索体钢丝或钢绞线将承受交变荷载（恒载、营运荷载、风荷载等）与腐蚀环境的耦合作用，腐蚀加剧，塑性性能降低，脆性增强。在复杂空间应力作用下发生腐蚀-疲劳的拉吊索会突然断裂，造成重大安全事故和严重的社会影响。为保证整个桥梁的营运安全，相关拉吊索须进行拉索更换。
二、拉索PE护套的腐蚀损伤演化过程及服役寿命的影响因素
拉吊索在服役状况下，外护套长期暴露在外界腐蚀环境中，受营运荷载、风荷载、紫外线、温度等多种不利因素耦合作用，随服役时间的增加，外护套会发生蠕变、破损、开裂等病害。如果原材料的质量不达标或加工制作等存在缺陷，外护套就会因这些缺陷，在一些比较薄弱的部位率先发生劣化。耐环境应力开裂，是指拉索结构的外护套抵抗这种环境应力开裂的抵抗能力，耐环境应力开裂的持续时间就是劣化寿命。
任继愈 （一）原材料因素
目前，高密度聚乙烯标准中PE材料指标更多的参考了电缆行业标准,对PE材料性能与拉吊索实际所处的恶劣环境对外护套的性能要求是否相符研究不多。正常情况下，拉吊索
外护套原材料配方应匹配于不同的服役环境。不同的原材料配方具有不同的特性，与不同的服役环境相适应。
（二）生产、盘卷及安装期间的影响
1、制作温度控制
在生产过程中，预热温度、挤出机内塑料温度、模口塑料温度的控制非常关键。拉吊索护套原材料是颗粒状，经挤塑机加热揉化后被覆在钢丝索股上，在原材料揉合过程中如果温度过高，PE基料将发生碳化，索体表面非常光滑，但发生碳化的PE料必定缩短外护套的寿命；而温度过低，PE颗粒得不到充分揉化，没有充分揉化的颗粒潜伏在索体表面阻断了树脂分子与分子之间的联系，该处也最容易出现病害。
2、冷却温度的控制
挤塑后外护套要尽快降温，防止长时间的高温使外护套表面出现毛糙、甚至开裂的现象。在降温的过程中，若降温的速率过快，将导致拉吊索防护层PE产生较大内应力和表面淬化，使其韧性降低，产生裂纹，进而开裂失去防护效果。试验证明，阶梯式冷却、逐节降温能消除PE料包裹在钢丝束上时的内应力和表面淬化问题，避免裂纹的产生。
3、施工中造成对拉吊索破坏
拉吊索施工时，专用放索盘是保护拉吊索很好的方法，但也出现个别拉索施工因缺少专业的吊装队伍野蛮施工，拉索缺少必要的保护措施，甚至用卷扬机强行拖拽，这些都会造成拉索在服役前就带病工作，影响拉索的营运寿命。
（三）外部环境因素
1、交变应力作用网上冲印系统
能量的角度分析，拉吊索在营运过程中，营运荷载、风振等交变荷载的影响，就是交变荷载形成的弹性应变能和外护套自身表面自由能之间能量大小的关系，当拉索外护套弹性应变能大于或等于其表面的自由能时，将会产生破损和裂纹。
2、服役环境的影响
（1）随着现代工业的快速发展，大气污染也在加剧，各种废气、酸雨等都严重影响着拉吊索外护套的寿命，威胁着拉索结构的可靠性；
（2）许多桥梁临靠大海，盐雾（海水平均盐度3.2%）的影响也不能忽视；
（3）290nm~3000nm的太阳波谱能到达地面。其中紫外光仅占2%左右，紫外光的辐射却对聚乙烯有着巨大的破坏作用。
三、拉吊索服役环境中的腐蚀因素
比例尺
1、服役环境常见腐蚀离子
不同的服役环境，腐蚀性离子浓度在空间和时间上存在差异，服役桥址、时间、天气、季节以及风力等的不同都会造成腐蚀性离子浓度发生不同的变化。空间上，不同拉索桥服役桥址往往处在不同的海洋气候环境、酸雨环境以及一些重污染的工业环境等造成腐蚀性离子浓度各异。在具体的服役环境下，又因为距离腐蚀性离子源的远近不同而不同，如桥址离化工厂越近，腐蚀离子浓度越大。
2、温度对腐蚀速率的影响
腐蚀速率与温度变化因素成正相关。实验表明，温度升高，腐蚀性离子更活跃，离子运动速率加快，单位时间内试件表面的腐蚀性离子数量就多。
3、温度、腐蚀离子浓度对拉索结构的共同影响孔子文学
从上面分析我们知道，离子浓度和温度对钢丝的腐蚀速率正相关。对应在役拉索桥的拉吊索，往往是温度和离子浓度共同作用，对于服役环境有些是温度低但腐蚀离子浓度高，有些环境是温度高但腐蚀离子浓度低。
黄酮醇 四、结论与展望
由此可以看出，服役环境的腐蚀离子浓度以及服役地区温度的变化都对钢丝的腐蚀速
率起促进作用。直接影响拉吊索结构钢绞线或钢丝的寿命是服役环境中腐蚀离子的浓度。对于在外护套破损的在役拉吊索，破损处的钢丝直接暴露在服役环境下，钢丝的腐蚀速率不仅仅受腐蚀离子浓度、温度的影响，还承受交变应力的影响。
对拉吊索系统进行可靠性以及剩余寿命评估的最终目的是提前预警并出退化严重的部件进行维修，制定正确拉吊索维护决策及各种决策方案（包括换索工程），为合理分配有限的养护资金提供参考。在将来的研究中,可以将维修决策细化,如退化组件的各种修复方法及相关费用等,通过比较不同维修决策，制定更详细的最优决策方案。
参考文献
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作者简介：陈静（1994-），男，汉族，四川遂宁人，重庆交通大学土木工程学院硕士研究生，研究方向：桥梁与隧道工程。
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