CN102313680A - 一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其包括以下步骤：设置拉索锈蚀预警检测装置，采用试验索模拟实桥拉索；对试验索进行检测，当试验索中直径低于2.0mm的钢丝超过拉索内钢丝总数的2％时，对试验索进行剖索检测，并对实桥拉索进行检测；评估实桥拉索的剩余承载力；进一步设置拉索的检测间隔。与现有其他方法相比，本发明的方法检测钢丝锈蚀程度更为准确，且即避免了检测间隔设置过大导致拉索失效，又避免了检测间隔设置过小而增加养护费用。

Description

一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，涉及一种对斜拉桥上拉索的锈蚀程度进行检测的方法，尤其是针对在用的斜拉索锈蚀程度的检测和评定方法。

背景技术

锈蚀斜拉索评估主要由四部分内容组成：

1、对桥梁荷载的预测；

2、拉索内钢丝的锈蚀速度预测；

3、对拉索截面上各个钢丝锈蚀程度的预测，并确定与钢丝承载力相关的力学指标；

4、由钢丝承载力推算拉索承载力的评估方法。

一、桥梁荷载预测

根据对国内多座桥梁缆索的检测结果(新疆孔雀河桥吊索锈蚀断丝70％后失效断裂[1]，宜宾小南门大桥吊索锈蚀断丝2/3后失效[2])，拉索因锈蚀削弱有效承载面积导致抗拉承载力不足是结构破坏的主要原因，由于迄今未发生由于疲劳导致的拉索失效事故，因此可认为疲劳荷载对拉索安全性的影响较小。

拉索承受的荷载可分为两大部分：恒载作用与活载作用，其中恒载作用占到拉索极限荷载的绝大部分，而包括车辆荷载在内的活载作用占的比重较小[3][4]。

斜拉桥恒载的分析计算方法已发展较为成熟，可以采用通用或专业的有限元分析软件计算。

桥梁拉索在极限状态下的活载索力可以采用两种方式计算：一种是按设计规范计算，在桥梁工程教科书中已经有详细的说明；另一种是先统计实桥车辆信息，再通过Monte Carlo方法模拟交通流加载于拉索的影响线得到索力。文献[5]、[6]、[7]中对第二种方法做了较详细的描述。而设计规范提供的计算方法必须兼顾全国所有地区的交通荷载特性，因此与实测数据再模拟的方法相比缺乏代表性。

二、拉索的锈蚀速度预测

金属的锈蚀速度受以下几方面因素的影响：材料、环境因素、防护措施。

在缺乏防护措施的条件下，金属在特定环境中的腐蚀速度可以通过大气腐蚀观测站或者模拟加速锈蚀试验得到。但是我国仅设立了7处大气腐蚀观测站，而且由于缆索采用的冷拔高强钢丝截面形状特殊，测量相对误差较高，因此并不适于在大气腐蚀观测站进行长期观测。

Betti R.等人和Shun-ichi Nakamura，Keita Suzumura等人采用加速锈蚀试验方法分别研究了锈蚀对钢丝力学性能的影响[8][9]以及钢丝锈蚀的环境影响因素[10]，Ammann&Whitney公司[11]、徐俊等[12]、刘山洪等[13]则检测了实桥钢丝退化后的力学性能。但是由于加速锈蚀试验环境与实桥环境特征不一致，因此无法根据加速锈蚀试验推测实桥上钢丝的锈蚀速度。

三、拉索截面上的锈蚀程度预测

相关文献资料中涉及的拉索锈蚀检测方法包括：声学检测、时域反射法检测、漏磁检测、射线检测、腐蚀电位检测、电阻检测、光纤检测、目检等。下面逐一加以介绍。

声学锈蚀检测利用的是超声波探伤原理。在钢丝锈蚀过程中不存在绝对的均匀锈蚀，钢丝表面必然存在凹凸起伏，这些轮廓变化可以等效为裂纹或缺陷，因此可被超声波探测到[14]。

时域反射法检测[15][16]是基于“脉冲发射”法的基本原理。根据传输线理论，在有线电缆一端发送的探测脉冲会沿着电缆线路进行传输，如果线路正常且终端负载阻抗等于线路的特征阻抗，发射脉冲会被负载吸收而无反射回波产生；如果线路出现故障(钢丝锈蚀)，故障点的阻抗不再是线路的特征阻抗，将产生反射回波，根据反射回波的特征就可以判定钢丝的锈蚀状态。

超声波探伤技术和时域反射法都是依据波的传播规律来分析钢丝的锈蚀程度，其优点是检测设备布置于拉索两端，可以对钢丝全长任意位置的锈蚀状态作出判定。缺点是受环境噪声干扰较大，对拉索中的单一缺陷反应灵敏，但对复杂缺陷的检测结果误差较大。这两种检测技术目前还处于试验室研究阶段。

漏磁检测技术[17]根据磁通量会随着金属截面积变化而改变的原理检测钢丝锈蚀程度。锈蚀会降低缆索截面积，使得磁回路中通过缆索的磁通量发生改变，变化的磁通量反映在磁桥路中，可被敏感元件检测到。从理论上讲，金属截面的变化与磁桥路的磁通量变动呈线性关系，因而对某一缆索，一旦标定了主磁通量与金属截面间的对应关系，通过检测信号就可获知缆索截面变化状态，从而获知缆索的锈蚀状况。小型的漏磁检测设备已经成功运用于电梯以及矿山钢丝绳的检测中。但能适用于拉索的大型漏磁检测设备价格较为昂贵，且该设备仅能确定截面的综合锈蚀程度，而无法反应拉索截面上各单根钢丝的锈蚀程度还不足以用于拉索的承载力评定。

射线检测利用x射线极强的物体穿透性获得结构的射线照像。x射线穿透物体时，被该物体吸收的比率依物质的不同而异，表现在照片上就是密度的差别。如果将多张不同角度拍摄的照片信息进行综合可以确定拉索内各根钢丝的锈蚀程度。但是射线检测设备笨重，操作维护费用高昂，检测过程中还存在放射性危险，目前尚未开发出适用于斜拉索检测的便携式设备。

目检方法按外观形貌变化评定钢丝的锈蚀程度，是最常用的一种拉索锈蚀检测手段。对于悬索桥主缆来说，通常可以采用将木楔沿缆索径向插入主缆的方式检测主缆截面各个位置的锈蚀情况[18]。但由于斜拉索上操作空间小，索体内钢丝绞扭力大，木楔无法插入拉索。考虑到拉索钢丝数较少，如果强性插入，可能导致断索。因此斜拉索目检仅适用于拉索表层钢丝的锈蚀检测，而无法对内层钢丝进行检测，无法确定钢丝的锈蚀分布。此外也有学者提出了采用机器人辅助摄像检测的设想[19]，但同样无法实现内层钢丝的检测。

为规避对内层钢丝的检测，Cremona，C.、Elachachi，S.M.等人提出了模拟钢丝在截面上锈蚀分布的方法，他们假设钢丝的锈蚀是由外层向内层扩展的，单位时间内外层钢丝开始锈蚀的概率高于内层，而一旦开始锈蚀，钢丝的锈蚀速度仅与锈蚀的持续时间有关，且对任意钢丝锈蚀速度随锈蚀时间变化的规律是相同的[20][21]。但他们的假设与石门大桥斜拉索的观测结果不相符合，因此其研究结论是不可信的。

四、缆索承载力的评估

缆索承载力的评估最早始于J.Matteo等人，他们将Williamsburg桥的主缆简化为串并联系统研究了缆索的承载能力[22]。此后的研究均延续了他们的这一假设。M.H.Faber等人假设拉索的锈蚀、强度等等服从假设的概率分布，并从可靠度的角度对缆索的承载力进行了研究[23]；C.Cremona等人则规避了对概率分布函数的设定，而直接采用Monte Carlo方法模拟缆索钢丝的力学参量[24]。以上计算模型部分地反映了斜拉索承载力变化的相关规律，但是这些模型均忽略了以下问题：

1没有考虑实际钢丝的锈蚀程度，而是仅将钢丝简单区分为锈蚀钢丝和未锈蚀钢丝两类，没有考虑实际拉索中钢丝锈蚀分布规律对缆索承载力的影响；

2没有考虑局部钢丝因严重锈蚀进入屈服甚至强化阶段后残余变形对结构内力分配的影响。

参考文献：

[1]新疆库尔勒市孔雀河大桥部分桥面系塌落事故原因分析及思考，四川省交通厅公路规划勘察设计研究院桥梁分院内部技术交流第16期.

[2]孔庆凯.大跨中承式拱桥短吊杆结构行为研究[D]西南交通大学.成都.2003

[3]王玉国.独塔斜拉桥计算分析及稳定性分析研究[D].西南交通大学.成都.2009

[4]肖冠英.大跨度斜拉桥计算分析研究[D].西南交通大学.成都.2009

[5]Cremona，C.Optimal extrapolation of traffic load effects.Structural Safety[J]，2001，23(1)，31-46.

[6]Nowak A.S.Live load model for highway bridges.Structural Safety[J]1993，13(1).P53-66

[7]Nowak A S，Ferrand D M.Truck load models for bridges In：George E Blandford，eds.Buildingon the past：Securing the Future[M].Nashville，USA：The Structural Engineering Institute ofASCE.2004

[8]Betti R.，Vermaas G.，Cao Y..Corrosion and Embrittlement in High-Strength Wires in SuspensionBridgeCables.Journal of Bridge Engineering.2005，10(2).151-162

[9]Shun-ichi Nakamura，Keita Suzumura，Toshimi Tarui.Mechanical Properties and RemainingStrengthof Corroded Bridge Wires.Structural Engineering International：Journal of the InternationalAssociation forBridge and Structural Engineering(IABSE).2004，14.p 50-54

[10]Keita Suzumura，Nakamura Shun-ichi.Environmental Factors Affecting Corrosion ofGalvanized SteelWires.Journal of materials in Civil Engineering.2004，16(1).p1-7

[11]Ammann&Whitney.Williamsburg Bridges-Bridges Rehabilitation Project Program.New York.1980

[12]徐俊，陈惟珍，唐涛.恒丰北路桥拉索试验研究.桥梁建设.2005，4.p16-19

[13]刘山洪，余辉.更换的石门大桥拉索试验研究.中国公路学会桥梁和结构工程分会2006年全国桥梁学术会议.2006.p939-942

[14]Svend Engelund，Michael H.Faber.Planning of Ultrasonic Inspections of Parallel Wire Cables.8th ASCE Specialty Conference on Probabilistic Mechanics and Structural Reliability.

[15]Wei Liu，Robert G.Hunsperger，Michael J.Chajes，Kevin J.Folliard，Eric Kunz.CorrosionDetection of Steel Cables using Time Domain Reflectometry[J].Journal of Materials in CivilEngineering，Vol.14，June，2002

[16]Wei Liu，Robert Hunspergera，Kevin Folliard.Detection and characterization of corrosion ofbridge cables by time domain reflectometry.

[17]Andrea Bergamini，Rouven Christen.A Simple Approach to the Localization of Flaws in LargeDiameter Steel Cables.Proceedings of SPIE Vol.5047(2003)，p243-251

[18]Kazuhiko Furuya，Makoto Kitagawa，Shun-ichi Nakamura，Keita Suzumura.CorrosionMechanism and Protection Methods for Suspension Bridge Cables[J].Structural EngineeringInternational：Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering(IABSE)，no.3，2000，p189-193

[19]徐丰羽，王兴松，许家林.双边轮式斜拉桥悬索检测机器人设计与分析.东南大学学报(英文版).2009，25(1).p41-46

[20]Cremona，C.，Elachachi，M.，Breysse，D.，and Yotte，S.″Probabilistic Assessment of CableResidual Strength.″Bridge Management 5，London，2003.468-475.

[21]Elachachi，S.M.，Breysse，D.，Yotte，S.，and Cremona，C.A probabilistic multi-scale timedependent model for corroded structural suspension cables.Probabilistic Engineering Mechanics，2006，21，235-245.

[22]Matteo J，Deodatis G，Billington DF.Safety analysis of suspension-bridge cables：WilliamsburgBridge[J].ASCE，Journal of Structural Engineering，1995，120(11)：3197-3211

[23]Faber MH，Enelund S，Rackwitz R.Aspects of parallel wire cable reliability[J].StructuralSafety，2003，25：201-225

[24]Cremona C.Probabilistic approach for cable residual strength assessment[J].EngineeringStructures，2003，25：377-384

发明内容

本发明的目的在于提供一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，可以实现实桥检测斜拉索锈蚀影响，在考虑锈蚀分布、锈蚀速度影响以及钢丝的残余变形影响的前提下评估拉索承载能力和使用寿命，降低斜拉索的早期检测难度和检测费用。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其包括以下步骤：

设置拉索锈蚀预警检测装置，采用试验索模拟实桥拉索；

对试验索进行检测，当试验索中直径低于2.0mm的钢丝超过拉索内钢丝总数的2％时，对试验索进行剖索检测，并对实桥拉索进行检测；

评估实桥拉索的剩余承载力。

所述拉索锈蚀预警检测装置，其包括：

试验索，其两端通过锚固装置锚固于与实桥相独立的锚固基座上；

试验索的检测平台，位于试验索T形裂纹下方，供检测人员站立或放置仪器；

试验索的集雨装置，设置于试验索上方，集雨装置的漏斗下口通过棉线与试验索上端相连，棉线一端塞入集雨装置的漏斗下口，另一端系在距离拉索上锚固基座试验索出口1m范围内的护套上。

所述试验索，其必须符合以下要求：

1)试验索与地面间的倾角α与实桥拉索中的最小倾角相同；

2)试验索的张拉索力与实桥拉索承受的最大设计荷载相等；

3)试验索的采用的钢丝以及护套规格与实桥拉索相同，并且护套长度覆盖整个试验索的自由长度段；

4)试验索的长度应不少于25m，且试验索护套在距试验索上端部5m处应切割T形穿透性裂纹，其中环向裂纹的长度为D₀，纵向裂缝的长度为2D₀，D₀为试验索的外直径；

5)试验索设置在距离实桥斜拉索桥塔半径1km范围内，试验索的其他相关参数与实桥拉索相同，所述其他相关参数包括拉索内钢丝的直径、钢丝的根数、钢丝的材料、拉索采用的防蚀措施、拉索护套的材料、拉索的锚头类型；

6)试验索的锚固装置与实桥拉索的锚固装置相同。

所述试验索的集雨装置为一壁厚不小于50mm的塑料漏斗，漏斗上口的直径

其中，L_max为该桥最长斜拉索的长度；漏斗下口的直径D₂为10mm，漏斗壁的倾角与试验索的倾角α相同。

所述对试验索的定期检测其中，定期检测为《城市桥梁养护技术规范》中术语，规定每隔一定时间对结构实施的较详细检测，其步骤如下：

1)将试验索护套上的T形穿透性裂纹拨开，露出其下方锈蚀的钢丝；

2)用蘸了10％的H₂SO₄溶液或HCl溶液的棉球擦拭锈蚀最严重钢丝的表面，直至钢丝锈蚀最严重部分露出金属基质；

3)用无水酒精或乙醚清洗钢丝，并用干燥棉球将钢丝表面擦拭干净；

4)用精度高于0.01mm的检测设备测量位于拉索最外层且位于护套T形裂纹范围内钢丝的截面最小直径d_min；

5)记录数据，恢复拉索护套原貌；

6)将d_min按年份绘制于图上，采用直线或指数曲线对数据进行曲线拟合，并对拟合曲线求导确定钢丝的锈蚀速度：

d_min＝f_c(t)  C＝f′_c(t)，其中：f′_c(t)为d_min对时间t的导数；C为锈蚀速度。

所述对试验索的剖索检测，其步骤如下：

7)将试验索卸载，从锚固装置上取下；

8)将试验索两锚头间的部分切割成长500mm的节段，并按由上到下的顺序依次编号，切割过程中护套予以保留；

9)在每个试验索节段的一侧截面上记载编号，并对编号截面拍照记录钢丝在截面上的位置；

10)找到每个节段中锈蚀最严重的钢丝，同时根据照片找到与该钢丝在同一节段同一半径上的其它钢丝；将找出的这些钢丝用蘸了10％H₂SO₄溶液或HCl溶液的棉球擦拭，除去表面锈蚀物质，并用精度达到0.01mm或更高的测量设备测量钢丝的最小直径，计算钢丝的直径损失；

d_L＝d₀-d_min，其中：d_L为直径损失；d₀为钢丝的公称直径；d_min为实测得到的钢丝最小直径，

按距离护套的远近次序将钢丝的d_L绘制于图中，用指数函数对曲线进行拟合，d_L，i＝d_L，1R_c0 ^i-1，其中：i为钢丝距离护套的距离，以钢丝的直径为单位；d_L，i为距离护套顺次第i层钢丝的直径损失；d_L，1为距离距离护套最近的钢丝的直径损失；R_c0为考虑95％保证率的锈蚀传递参数；

11)将所有已除锈、测量了直径d_min的钢丝制成长约250mm的试件，进行拉伸试验，测量钢丝的屈服强度F_y、极限强度F_u、屈服应变ε_y、极限应变ε_u，以d_min为横坐标，绘制F_y、F_u、ε_y、ε_u的变化曲线，并按95％的保证率计算拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)；

12)按试验索节段编号的顺序将各节段中锈蚀最严重钢丝的d_min绘制于图中，并拟合d_min沿索长方向变化的曲线：d_min，x/d_min，0＝F₁(x)，其中：d_min，x为沿索长方向上，距离护套破损节段位置为x处截面的锈蚀最严重钢丝的d_min；d_min，0为沿索长方向上，护套破损节段锈蚀最严重钢丝的d_min；F₁(x)为描述在沿索长方向上锈蚀程度变化的函数。

所述对实桥拉索的病害检测，包括：当发现钢丝锈蚀时记录破损的部位，对钢丝表面除锈，并清洁干净；再用精度高于0.01mm的测量工具测量锈蚀最严重钢丝的；整理统计每根索的钢丝锈蚀位置以及锈蚀程度，确定实桥拉索的损伤情况。

所述评估实桥拉索剩余承载力，其具体步骤如下：

1)将实桥拉索等效为m*n个钢丝单元串并联构成的系统，其中m为拉索所含钢丝的数量，n为每根钢丝的节段数，n＝L/l₀，其中：L为索长；l₀为对试验索钢丝进行拉伸试验时，试验机上下夹头间的净距；

2)根据实桥拉索的检测确定串并联系统中各钢丝单元的锈蚀程度：

首先定位对实桥拉索的检测结果在串并联系统中对应的钢丝单元，将钢丝单元的d_min设置为与实桥拉索的检测记录相同，

根据d_min，x/d_min，0＝F₁(x)中的F₁(x)确定沿长度方向上的d_min，x，

根据R_c0确定该钢丝单元相同截面上其他钢丝单元的，d_min，i＝d₀-(d₀-d_min)R_c0 ^i-1其中：d_min，i为距离破损位置为(i-1)*d₀处的钢丝的锈蚀程度；

3)根据实测数据的拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)确定各个钢丝单元的力学性能，钢丝在伸长量ε下承受的荷载为 $\left\{\begin{array}{cc}F=\frac{F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_y-{\mathrm{\&epsiv;}}_r}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_r)& \mathrm{\&epsiv;}<{\mathrm{\&epsiv;}}_y\\ F=F_y+\frac{F_u-F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_u-{\mathrm{\&epsiv;}}_y}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_y)& \mathrm{\&epsiv;}\&GreaterEqual;{\mathrm{\&epsiv;}}_y\end{array}\right.,$ 其中：ε_r为钢丝单元的残余应变；ε为钢丝单元的总应变；

4)计算钢丝的极限荷载以及钢丝承受不同荷载时对应的伸长量， $\begin{array}{c}{F}_{\max }=\min \left(F_u\left(d_{\min ,k}\right)\right)\\ \mathrm{\&Delta;L}=l_0(\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_{r,k}+\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_k\left(F\right))\end{array},$ 其中：ΔL为钢丝的伸长量；

5)计算拉索在伸长量达到ΔL时承受的荷载，

其中：F_c为拉索总荷载；F_w，j为编号j的钢丝在伸长量达到ΔL时的荷载，

F_c为一段与ΔL相关的曲线，曲线的最大值即为拉索的极限承载能力F_c，max。

还可以进一步设置拉索的检测间隔

所述拉索的检测间隔，根据以下步骤设定：

1)首先根据对实桥拉索的检测结果以及d_min＝f_c(t)，确定已发现钢丝锈蚀的起始时间：

从实桥拉索检测结束时算起，在拉索继续使用Δt时间后，该处的钢丝最小直径将变为：d_min＝f_c(t+Δt)；

2)根据d_min＝f_c(t+Δt)推算实桥拉索上发现的每处锈蚀钢丝在拉索继续使用Δt后的最小直径；

3)根据

计算拉索在继续使用Δt时间后的极限承载能力F_c，max，并采用F_c，max(Δt)≥kS与拉索受到的荷载作用相比较，等号成立的Δt为拉索的剩余寿命，取Δt/2作为拉索的检测间隔，其中：F_c，max(Δt)为拉索继续使用Δt后的极限承载能力；k为安全系数；S为拉索承受的极限荷载作用。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

1)在斜拉桥建成初期，斜拉索的退化程度较低，频繁的检测反而可能使检测缆车在沿拉索移动过程中损坏拉索的护套。本发明采用一个预先在护套上设置了裂纹的试验索代替实桥斜拉索进行早期检验，减少了检测对拉索的伤害。同时由于试验索较短，对安装位置要求不高，因此对试验索的检测难度低于实桥斜拉索。

2)本发明的测定斜拉索中钢丝锈蚀速度的方法，与其它常用方法相比，这种方法的腐蚀环境最接近实桥拉索中的腐蚀环境，因此采用这种方法测得的钢丝锈蚀速度更加准确。

3)提出了其它文献中未曾提出的，检测拉索锈蚀分布，并找出锈蚀分布规律的方法，这种方法使描述拉索的锈蚀程度成为可能。

4)提出了一种较为合理的斜拉索检测间隔设置方法，避免检测间隔设置过大导致拉索失效，又避免检测间隔设置过小，增加养护费用。

附图说明

图1为本发明预警检测装置的结构示意图。

图2为沿图1中A-A的剖面图。

图3为沿图1中B-B的剖面图。

图4为试验索截面上钢丝的分层示意图。

图5为本发明方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

本方法适用于国内最常见的半平行斜拉索的检测与评定工作，由以下步骤构成：

1设置拉索锈蚀预警检测装置；

2对拉索实施相关检测和试验；

3评估拉索的承载力；

4设置拉索的检测间隔。

一、拉索锈蚀预警检测装置的设置

如图1所示，拉索锈蚀预警检测装置包括以下部分：试验索1、试验索的锚固装置2、试验索的检测平台3、试验索的集雨装置4。

试验索应满足以下要求：

1)为保证雨水在试验索上下淌的速度最慢，试验索与地面间的倾角α应与斜拉桥拉索中的最小倾角相同；

2)考虑到索力越大拉索越容易失效，试验索的张拉索力应与实桥拉索承受的最大设计荷载相等；

3)试验索的采用的钢丝以及护套规格应与实桥拉索相同，并且护套长度覆盖整个试验索的自由长度段；

4)为保证试验索在破损后能反映锈蚀沿索长方向的锈蚀规律，试验索的长度应不少于25m。试验索护套在距试验索上端部5m处应切割T形穿透性裂纹(如图2所示，T形裂纹包括横向裂缝5，纵向裂缝6)，其中环向裂纹的长度为D₀，纵向裂缝的长度为2D₀(其中D₀为试验索的外直径)；

5)为保证腐蚀环境相似，试验索应设置在距离斜拉索桥塔半径1km范围内，试验索的其他相关参数(包括拉索内钢丝的直径、钢丝的根数、钢丝的材料、拉索采用的防蚀措施、拉索护套的材料、拉索的锚头类型)应与实桥拉索相同。

6)试验索的两端通过锚固装置锚固于与实桥相独立的锚固基座上，该锚固基座结构为一设有供试验索穿过的孔洞的混凝土结构，通过结构自重与摩擦力或通过与该结构相连的桩基础抵抗试验索拉力，该锚固装置结构与实桥斜拉索的锚固装置相同。

试验索的检测平台位于拉索T形裂纹下方，距离地面高度1.7m的平台，面积为4*4m²。供检测人员站立或放置仪器。

试验索的集雨装置为一壁厚不小于50mm的塑料漏斗，漏斗上口的直径D₁根据下式计算：

$D_1=2\sqrt{\frac{L_{\max }{D}_0}{\mathrm{\&pi;}}}---\left(1\right)$

式中：L_max为该桥最长斜拉索的长度。

漏斗下口的直径D₂为10mm，漏斗壁的倾角与试验索的倾角α相同。

如图3所示，集雨装置应设置于试验索上方，集雨装置的漏斗下口通过棉线7与试验索上端相连。棉线7一端塞入集雨装置的漏斗下口，另一端系在距离拉索上锚固基座试验索出口1m范围内的护套上。棉线长度应尽可能短，并使雨水能沿棉线流到试验索护套上。

预警检测装置应与斜拉桥同步建设，同期完工，同期投入使用。

二、拉索的检测

试验索模拟了实桥拉索的最不利情况，这说明在试验索失效前，实桥拉索不会发生断裂事故。因此，在斜拉桥投入运营后不必对实桥拉索进行检测，只需站在检测平台上对试验索开展定期检测即可，定期检测为《城市桥梁养护技术规范》中术语，规定每隔一定时间对结构实施的较详细检测。试验索定期检测步骤如下：

1)将试验索护套上的T形穿透性裂纹拨开，露出其下方锈蚀的钢丝；

2)用蘸了10％H₂SO₄溶液的棉球擦拭锈蚀最严重钢丝的表面，直至钢丝锈蚀最严重部分露出金属基质；

3)用无水酒精或乙醚清洗以上钢丝，并用干燥棉球将钢丝表面擦拭干净；

4)用精度高于0.01mm的游标卡尺或其它检测设备测量位于拉索最外层且位于护套T形裂纹范围内钢丝的截面最小直径d_min；

5)记录数据，恢复拉索护套原貌；

6)将d_min按年份绘制于图上，采用直线或指数曲线对数据进行曲线拟合，并对拟合曲线求导确定钢丝的锈蚀速度：

d_min＝f_c(t)   C＝f′_c(t)              (2)

式中：f′_c(t)为d_min对时间t的导数；C为锈蚀速度。

根据现行规范，当拉索内断丝数量超过钢丝总数的2％时必须换索，在本发明中，由于试验索的使用环境比斜拉桥的拉索略为恶劣，因此当试验索中直径低于2.0mm的钢丝超过拉索内钢丝总数的2％意味着斜拉桥上的拉索也存在一定程度的损伤，因此有必要对试验索进行剖索检测，并对斜拉桥的拉索进行病害检测，具体实施以下检测和试验步骤：

1)将试验索卸载，从锚固装置上取下；

2)将试验索两锚头间的部分切割成长500mm的节段，并按由上到下的顺序依次编号，切割过程中护套应予以保留；

3)在每个试验索节段的一侧截面上用签字笔或油漆对钢丝进行编号，并对编号截面拍照记录钢丝在截面上的位置；

4)找到每个节段中锈蚀最严重的钢丝，同时根据照片找到与该钢丝在同一节段同一半径上的其它钢丝；将找出的这些钢丝用蘸了10％H₂SO₄溶液的棉球擦拭，除去表面锈蚀物质，并用精度达到0.01mm或更高的测量设备测量钢丝的最小直径，计算钢丝的直径损坏；

d_L＝d₀-d_min

式中：d_L为直径损失；d₀为钢丝的公称直径；d_min为实测得到的钢丝最小直径。

按距离护套的远近次序将d_L绘制于图中，用指数函数对曲线进行拟合

$d_{L,i}=d_{L,1}{R}_c^{i-1}---\left(3\right)$

式中：i为钢丝距离护套的距离，以钢丝的直径为单位；d_L，i为距离护套顺次第i层钢丝的直径损失；d_L，1为距离距离护套最近的钢丝的直径损失；R_c为锈蚀传递参数。

显然，根据公式(3)算得的R_c值在各个截面上甚至同一截面上的不同层之间都是不同的。为了方便后续分析，有必要用一个偏于安全的常数R_c0代替。这里规定R_c0对应于所有统计样本R_c值的上95％分位值。也就是，拟合曲线最终为d_L，i＝d_L，1R_c0 ^i-1。

5)将所有已除锈、测量了直径d_min的钢丝制成长约250mm的试件(考虑夹具的影响，试验机上下夹头间的净距，实际为100mm)，进行拉伸试验，测量钢丝的屈服强度F_y、极限强度F_u、屈服应变ε_y、极限应变ε_u。以d_min为横坐标，绘制F_y、F_u、ε_y、ε_u的变化曲线，并按95％的保证率计算拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)。由于工程上100％的可靠度是没法保证的，因此考虑95％的保证率，一般认为按95％的保证率计算出来的结果就是满足条件的。在这里具有95％保证率的拟合曲线是指曲线的形状符合图中数据的变化规律，且图中95％的数据都位于曲线的上方。

6)按试验索节段编号的顺序将各节段中锈蚀最严重钢丝的d_min绘制于图中，并拟合d_min沿索长方向变化的曲线：

d_min，x/d_min，0＝F₁(x)                                       (4)

式中：d_min，x为沿索长方向上，距离护套破损节段位置为x处截面的锈蚀最严重钢丝的d_min。d_min，0为沿索长方向上，护套破损节段锈蚀最严重钢丝的d_min；F₁(x)为描述在沿索长方向上锈蚀程度变化的函数。

7)采用可沿斜拉索移动的检测缆车对实桥拉索的损伤情况进行检测；当发现钢丝锈蚀时记录破损的部位，对钢丝表面除锈，并清洁干净；再用精度高于0.01mm的游标卡尺或其它工具测量锈蚀最严重钢丝的；整理统计每根索的钢丝锈蚀位置以及锈蚀程度，确定实桥拉索的损伤情况。根据实桥拉索的检测结果以及试验索测得的相关参数按后面提到的拉索剩余承载力评估方法和检测间隔计算方法对实桥斜拉索进行检测与评定。

8)根据以上试验和检测资料按后续介绍的方法评定拉索的剩余承载力和下次检测间隔。

三、拉索剩余承载力评估

拉索剩余承载力的评估步骤如下：

1)将实桥拉索等效为m*n个钢丝单元串并联构成的系统，其中m为拉索所含钢丝的数量，n为每根钢丝的节段数，根据下式计算：

n＝L/l₀

式中：L为索长；l₀为对试验索钢丝进行拉伸试验时，试验机上下夹头间的净距，250mm试件的有效试验长度一般只有100mm。

系统中的钢丝具有以下特征：每根钢丝由长度为l₀的钢丝单元串联构成；钢丝在拉索截面上的位置根据其编号唯一确定；钢丝两端与锚头铰接，除此外不受其他的约束。

显然实桥拉索中的每个部分在系统中都有对应的钢丝单元，且钢丝的各项特征都可以通过该串并联系统进行反映。

2)根据实桥拉索的检测资料确定串并联系统中各钢丝单元的锈蚀程度：首先定位检测结果在串并联系统中对应的钢丝单元，将钢丝单元的d_min设置为与检测记录相同。

根据公式(4)中的F₁(x)确定沿长度方向上的d_min，x。

根据R_c0确定该钢丝单元相同截面上其他钢丝单元的，

d_min，i＝d₀-(d₀-d_min)R_c0 ^i-1                     (5)

式中：d_min，i为距离破损位置为(i-1)*d₀处的钢丝的锈蚀程度。

3)根据实测数据的拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)确定各个钢丝单元的力学性能。则钢丝在伸长量ε下承受的荷载为

$\left\{\begin{array}{cc}F=\frac{F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_y-{\mathrm{\&epsiv;}}_r}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_r)& \mathrm{\&epsiv;}<{\mathrm{\&epsiv;}}_y\\ F=F_y+\frac{F_u-F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_u-{\mathrm{\&epsiv;}}_y}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_y)& \mathrm{\&epsiv;}\&GreaterEqual;{\mathrm{\&epsiv;}}_y\end{array}\right.$

式中：ε_r为钢丝单元的残余应变；ε为钢丝单元的总应变。

4)计算钢丝的极限荷载以及钢丝承受不同荷载时对应的伸长量。

F_max＝min(F_u(d_min，k))                            (6)

$\mathrm{\&Delta;L}=l_0(\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_{r,k}+\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_k\left(F\right))---\left(7\right)$

式中：ΔL为钢丝的伸长量。

5)计算拉索在伸长量达到ΔL时承受的荷载，

$F_c=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{F}_{w,j}\left(\mathrm{\&Delta;L}\right)---\left(8\right)$

式中：F_c为拉索总荷载；F_w，j为编号j的钢丝在伸长量达到ΔL时的荷载。

显然F_c为一段与ΔL相关的曲线，而曲线的最大值即为拉索的极限承载能力F_c，max。

四、拉索的检测间隔设置

设置检测间隔的目的是合理安排拉索的检测时间，降低桥梁的养护费用。拉索的检测间隔根据以下步骤设定：

1)首先根据检测结果以及公式(2)，确定已发现钢丝锈蚀的起始时间：

$t=f_c^{-1}\left(d_{\min }\right)---\left(9\right)$

从斜拉桥拉索检测结束时算起，在拉索继续使用Δt时间后，该处的钢丝最小直径将变为：

d_min＝f_c(t+Δt)                   (10)

2)根据公式(10)推算斜拉桥拉索上发现的每处锈蚀钢丝在拉索继续使用Δt后的最小直径。

3)按上一节的说明采用公式(8)计算拉索在继续使用Δt时间后的极限承载能力F_c，max，并采用公式(11)与拉索受到的荷载作用相比较：

F_c，max(Δt)≥kS                  (11)

式中：F_c，max(Δt)为拉索继续使用Δt后的极限承载能力；k为安全系数，建议设置为1.5；S为拉索承受的极限荷载作用，可根据有限元分析或规范规定求解。

4)使公式(11)中等号成立的Δt即为拉索的剩余寿命，显然在时段Δt内，拉索不会破坏。考虑到桥梁漏检的可能，取Δt/2作为拉索的检测间隔。即对该拉索的下次检测应在Δt/2后实施。如果下一次检测发现钢丝的锈蚀程度没有变化，则检测间隔保持不变，如果下一次检测发现拉索的锈蚀程度进一步严重，则需重新确定拉索的检测间隔。

图1示意了本方法中拉索锈蚀预警检测装置的各个部件以及相对位置。其中试验索与水平面的倾角应与被检测斜拉索中的最小倾角相同。拉索锚固装置包括锚头以及锚固支撑。斜拉索的锚头应采用与被检测斜拉索相同规格的锚头。锚固支撑可以采用钢制或混凝土制支撑，只要该支撑能保障试验索的张拉力即可。集雨装置可采用金属支架或者混凝土支架支撑。集雨装置的上口及下口应与水平面平行。且集雨装置的下口应高于图2中试验索上裂纹所在位置。集雨装置下口与试验索间采用绳索连接，绳索与试验索的连接位置应高于试验索中的裂缝位置，以便将雨水导向裂缝。将相当于最长拉索承担的雨量引导到。

图2中示意的试验索纵向裂缝应平行于拉索轴线，且位于截面上的最低点，以便雨水进入。纵横向裂缝均应在全长彻底的穿透护套。

在本发明的具体使用中，试验索的使用环境劣于被检测索，表现为：

1)试验索在桥梁建成时起即存在严重的破损；

2)试验索与水平面间的倾角最小，因此雨水在试验索上流淌的速度最慢，因此渗入护套裂缝的可能更大；

3)试验索裂缝的上端与集雨装置相连，而集雨装置收集的雨水量与被检测桥梁上最长的一根斜拉索可能收集的雨水相同，因此流在试验索上的雨量是不低于被检测桥梁斜拉索的；

4)试验索的张拉索力与实桥拉索承受的最大设计荷载相等，因此试验索承受的荷载也是不低于所有被检测索的；

5)试验索破损位置的钢丝在每次检测时都会经历除锈，减弱了锈蚀层对钢丝的微弱保护作用，因此试验索钢丝的锈蚀速度略快于实桥被检测拉索的锈蚀速度。

以上试验索的特点使得试验索中钢丝的锈蚀速度略快于被检测桥梁上的其他拉索，因此在试验索发生破坏前，被检测桥梁上的其他拉索是安全的。

每两年对试验索进行的锈蚀程度检测并不需专业技术以及专用设备，因此管理或养护单位自有的检测人员就可以实施以上检测，不必委托专业单位。可以降低养护费用。

在除锈作用中，用于除锈的H₂SO₄溶液也可以采用相同浓度的HCl代替，蘸了酸液的棉球应在拧干后再使用，以避免过多的酸性溶液渗入拉索增加钢丝的锈蚀速度。在测量锈蚀钢丝的d_min时，游标卡尺或其他测量仪器的测针或测尺应靠近被测量钢丝的两侧，每次施测应至少测量5次，取其中的最小值作为钢丝的d_min。

当试验索中发现超过2％的钢丝d_min小于2mm即要求对试验索进行剖索检测。这是根据《城市桥梁养护技术规范cjj99-2003》中条文做的偏于安全的规定。

将试验索切割分段时，各个切割段的断面应保持平整，以方便对截面上的钢丝进行编号。为避免钢丝的位置松散或错动，在切割过程中应尽量保持试验索外罩的护套完好。对试验索节段内的所有钢丝编号完成后即可将试验索护套割开取出钢丝测试d_min。

图4示意了分析钢丝在截面上锈蚀传播规律的方法，其中图4最上方箭头指示的是截面上锈蚀最严重的钢丝。其余钢丝按距离箭头所指钢丝的远近分别用深浅背景分为不同的列。在研究时，首先根据钢丝的截面编号找到由截面形心到锈蚀最严重钢丝连线上的所有钢丝8，将这些钢丝按由外向内的顺序依次测定d_min。再按这些钢丝的排列次序确定R_c。由试验索可以得到近40个节段——即40个R_c的有效值，按统计方法可确定具有95％保证率的R_c值。

在采用锈蚀钢丝制备拉伸试件时，应确保试件的最薄弱环节位于试件的中段从而避免试件在试验机的夹持段断裂的事故出现。在选取拉伸试件时，鉴于随着d_min的降低，钢丝各项力学指标的降幅增速，为保障F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)拟合曲线的精确性，介于d_min＝2.0～2.5mm、2.5～3.0mm、3.0～3.5mm三个区间内的拉伸试件数量均不应少于3根。

拉伸试验中，F_y、F_u、ε_y、ε_u应按国家相关标准进行测定。F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)的拟合曲线应采用单调增加的可导函数。

拉索的承载力按以下步骤计算：

1)按实桥斜拉索的索长、索力、钢丝数量建立该拉索的数值模型；

2)根据实桥斜拉索的锈蚀检测结果以及对试验索检测获得的锈蚀分布规律，在拉索的数值模型中确定所有钢丝单元的锈蚀程度；

3)根据F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)确定各钢丝单元的力学指标；

4)根据公式(7)依次计算拉索内所有钢丝的荷载-伸长量曲线；

5)根据公式(8)计算拉索的荷载-伸长量曲线，曲线上的最高点就是拉索的极限承载力。

拉索的检测间隔的确定步骤与拉索承载力的计算步骤类似，如下：

1)按规范或依据实桥的交通荷载调查资料(推荐采用交通调查资料)计算实桥斜拉索的极限荷载作用；

2)按实桥斜拉索的索长、索力、钢丝数量建立该拉索的数值模型；

3)根据公式(10)、实桥斜拉索的锈蚀检测结果以及对试验索检测获得的锈蚀分布规律，假设拉索的剩余寿命是Δt，在拉索的数值模型中所有钢丝单元在Δt时间后的锈蚀程度；

4)根据F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)确定各钢丝单元的力学指标；

5)根据公式(7)依次计算拉索内所有钢丝的荷载-伸长量曲线；

根据公式(8)计算拉索的荷载-伸长量曲线，曲线上的最高点就是拉索的极限承载力。比较拉索的极限承载力与拉索的极限荷载作用，如果公式(11)满足，则继续增加Δt，直到公式(11)不再满足。在公式(11)中建议取k＝1.5，低于通常设计时所取的2.5或3.0的安全系数，这是由于对多座实桥拉索或吊索的检测结果显示，断索均发生在截面积损失66～80％时，因此取k＝1.5是绝对安全的。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：其包括以下步骤：

设置拉索锈蚀预警检测装置，采用试验索模拟实桥拉索；

对试验索进行定期检测，当试验索中直径低于2.0mm的钢丝超过拉索内钢丝总数的2％时，对试验索进行剖索检测，并对实桥拉索进行检测；

评估实桥拉索的剩余承载力。

2.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述拉索锈蚀预警检测装置，其包括：

试验索，其两端通过锚固装置锚固于与实桥相独立的锚固基座上；

试验索的检测平台，位于试验索T形裂纹下方，供检测人员站立或放置仪器；

试验索的集雨装置，设置于试验索上方，集雨装置的漏斗下口通过棉线与试验索上端相连，棉线一端塞入集雨装置的漏斗下口，另一端系在距离拉索上锚固基座试验索出口1m范围内的护套上。

3.如权利要求2所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述试验索，其必须符合以下要求：

1)试验索与地面间的倾角α与实桥拉索中的最小倾角相同；

2)试验索的张拉索力与实桥拉索承受的最大设计荷载相等；

3)试验索采用的钢丝以及护套规格与实桥拉索相同，并且护套长度覆盖整个试验索的自由长度段；

4)试验索的长度应不少于25m，且试验索护套在距试验索上端部5m处应切割T形穿透性裂纹，其中环向裂纹的长度为D₀，纵向裂缝的长度为2D₀，D₀为试验索的外直径；

5)试验索设置在距离实桥斜拉索桥塔半径1km范围内，试验索的其他相关参数与实桥拉索相同；

6)试验索的锚固装置与实桥拉索的锚固装置相同。

4.如权利要求2所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述试验索的集雨装置为一壁厚不小于50mm的塑料漏斗，漏斗上口的直径

其中，L_max为该桥最长斜拉索的长度；漏斗下口的直径D₂为10mm，漏斗壁的倾角与试验索的倾角α相同。

5.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述对试验索的定期检测，其步骤如下：

1)将试验索护套上的T形穿透性裂纹拨开，露出其下方锈蚀的钢丝；

2)用蘸了10％的H₂SO₄溶液或HCl溶液的棉球擦拭锈蚀最严重钢丝的表面，直至钢丝锈蚀最严重部分露出金属基质；

3)用无水酒精或乙醚清洗以上钢丝，并用干燥棉球将钢丝表面擦拭干净；

4)用精度高于0.01mm的检测设备测量位于拉索最外层且位于护套T形裂纹范围内钢丝的截面最小直径d_min；

5)记录数据，恢复拉索护套原貌；

6)将d_min按年份绘制于图上，采用直线或指数曲线对数据进行曲线拟合，并对拟合曲线求导确定钢丝的锈蚀速度：

d_min＝f_c(t) C＝f′_c(t)，其中：f′_c(t)为d_min对时间t的导数；C为锈蚀速度。

6.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述对试验索的剖索检测，其步骤如下：

1)将试验索卸载，从锚固装置上取下；

2)将试验索两锚头间的部分切割成长500mm的节段，并按由上到下的顺序依次编号，切割过程中护套予以保留；

3)在每个试验索节段的一侧截面上记载编号，并对编号截面拍照记录钢丝在截面上的位置；

4)找到每个节段中锈蚀最严重的钢丝，同时根据照片找到与该钢丝在同一节段同一半径上的其它钢丝；将找出的这些钢丝用蘸了10％H₂SO₄溶液或HCl溶液的棉球擦拭，除去表面锈蚀物质，并用精度达到0.01mm或更高的测量设备测量钢丝的最小直径，计算钢丝的直径损失；

d_L＝d₀-d_min，其中：d_L为直径损失；d₀为钢丝的公称直径；d_min为实测得到的钢丝最小直径，

按距离护套的远近次序将钢丝的d_L绘制于图中，用指数函数对曲线进行拟合，d_L，i＝d_L，1R_c0 ^i-1，其中：i为钢丝距离护套的距离，以钢丝的直径为单位；d_L，i为距离护套顺次第i层钢丝的直径损失；d_L，1为距离距离护套最近的钢丝的直径损失；R_c0为考虑95％保证率的锈蚀传递参数；

5)将所有已除锈、测量了直径d_min的钢丝制成长约250mm的试件，进行拉伸试验，测量钢丝的屈服强度F_y、极限强度F_u、屈服应变ε_y、极限应变ε_u，以d_min为横坐标，绘制F_y、F_u、ε_y、ε_u的变化曲线，并按95％的保证率计算拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)；

6)按试验索节段编号的顺序将各节段中锈蚀最严重钢丝的d_min绘制于图中，并拟合d_min沿索长方向变化的曲线：d_min，x/d_min，0＝F₁(x)，其中：d_min，x为沿索长方向上，距离护套破损节段位置为x处截面的锈蚀最严重钢丝的d_min；d_min，0为沿索长方向上，护套破损节段锈蚀最严重钢丝的d_min；F₁(x)为描述在沿索长方向上锈蚀程度变化的函数。

7.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述对实桥拉索的病害检测，包括：当发现钢丝锈蚀时记录破损的部位，对钢丝表面除锈，并清洁干净；再用精度高于0.01mm的测量工具测量锈蚀最严重钢丝的；整理统计每根索的钢丝锈蚀位置以及锈蚀程度，确定实桥拉索的损伤情况。

8.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述评估实桥拉索剩余承载力，其具体步骤如下：

1)将实桥拉索等效为m*n个钢丝单元串并联构成的系统，其中m为拉索所含钢丝的数量，n为每根钢丝的节段数，n＝L/l₀，其中：L为索长；l₀为对试验索钢丝进行拉伸试验时，试验机上下夹头间的净距；

2)根据实桥拉索的检测确定串并联系统中各钢丝单元的锈蚀程度：

首先定位对实桥拉索的检测结果在串并联系统中对应的钢丝单元，将钢丝单元的d_min设置为与实桥拉索的检测记录相同，

根据d_min，x/d_min，0＝F₁(x)中的F₁(x)确定沿长度方向上的d_min，x，

根据R_c0确定该钢丝单元相同截面上其他钢丝单元的，d_min，i＝d₀-(d₀-d_min)R_c0 ^i-1其中：d_min，i为距离破损位置为(i-1)*d₀处的钢丝的锈蚀程度；

3)根据实测数据的拟合曲线F_y(d_min)、F_u(d_min)、ε_y(d_min)、ε_u(d_min)确定各个钢丝单元的力学性能，钢丝在伸长量ε下承受的荷载为 $\left\{\begin{array}{cc}F=\frac{F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_y-{\mathrm{\&epsiv;}}_r}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_r)& \mathrm{\&epsiv;}<{\mathrm{\&epsiv;}}_y\\ F=F_y+\frac{F_u-F_y}{{\mathrm{\&epsiv;}}_u-{\mathrm{\&epsiv;}}_y}(\mathrm{\&epsiv;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_y)& \mathrm{\&epsiv;}\&GreaterEqual;{\mathrm{\&epsiv;}}_y\end{array}\right.,$ 其中：ε_r为钢丝单元的残余应变；ε为钢丝单元的总应变；

4)计算钢丝的极限荷载以及钢丝承受不同荷载时对应的伸长量， $\begin{array}{c}{F}_{\max }=\min \left(F_u\left(d_{\min ,k}\right)\right)\\ \mathrm{\&Delta;L}=l_0(\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_{r,k}+\underset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{\&epsiv;}}_k\left(F\right))\end{array},$ 其中：ΔL为钢丝的伸长量；

5)计算拉索在伸长量达到ΔL时承受的荷载，

其中：F_c为拉索总荷载；F_w，j为编号j的钢丝在伸长量达到ΔL时的荷载，

F_c为一段与ΔL相关的曲线，曲线的最大值即为拉索的极限承载能力F_c，max。

9.如权利要求1所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：其还包括设置拉索的检测间隔。

10.如权利要求9所述在用锈蚀斜拉索的检测与评定方法，其特征在于：所述拉索的检测间隔，根据以下步骤设定：

1)首先根据对实桥拉索的检测结果以及d_min＝f_c(t)，确定已发现钢丝锈蚀的起始时间：

从实桥拉索检测结束时算起，在拉索继续使用Δt时间后，该处的钢丝最小直径将变为：d_min＝f_c(t+Δt)；

2)根据d_min＝f_c(t+Δt)推算实桥拉索上发现的每处锈蚀钢丝在拉索继续使用Δt后的最小直径；

3)根据

计算拉索在继续使用Δt时间后的极限承载能力F_c，max，并采用F_c，max(Δt)≥kS与拉索受到的荷载作用相比较，等号成立的Δt为拉索的剩余寿命，取Δt/2作为拉索的检测间隔，其中：F_c，max(Δt)为拉索继续使用Δt后的极限承载能力；k为安全系数；S为拉索承受的极限荷载作用。

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