桥梁拉索是斜拉桥、悬索桥核心承重构件,承担主梁荷载并传递至桥塔,直接决定整座桥梁的承载能力与耐久性。拉索整体由索体、两端锚固系统、防护结构三大部分组成。索体是受力主体,一般由多根高强度平行钢丝或者钢绞线紧密编排而成;锚固系统分为冷铸锚、夹片锚等形式,作用是把索体拉力可靠传递给塔和主梁;外层防护体系隔绝雨水、潮气、有害气体,避免钢材锈蚀,是延长拉索寿命的关键。
它的受力原理简单来说属于柔性受拉构件,只承受轴向拉力,不承受弯矩。斜拉桥的拉索从桥塔呈扇形、竖琴形或辐射形布置,斜向拉住主梁,相当于给主梁增加多个弹性支撑点,减小主梁跨内弯矩,让主梁可以做到更大跨径;悬索桥主缆承担桥面全部荷载,吊索再把主梁荷载传递给主缆。拉索受力状态会随车辆荷载、温度变化、风荷载不断改变,属于交变荷载工况,长期反复受力容易出现疲劳损伤。
市面上主流拉索分为平行钢丝拉索和钢绞线拉索两大类。平行钢丝拉索单根钢丝直径小、受力均匀、弹性模量稳定,防腐工艺成熟,多用于大跨斜拉桥;钢绞线拉索由多束预应力钢绞线组成,单束可单独更换,施工便捷,后期维护更换成本更低,中小跨径桥梁使用较多。防护方式主要有 PE 双层防护、缠包带防腐、注浆防护等。桥梁拉索长期暴露在户外,风吹日晒、雨雪侵蚀、酸雨以及风雨振都会加速损伤,设计阶段就要充分考虑抗风减振、防腐措施,配套安装阻尼器抑制振动,保障拉索长期稳定工作。