大跨度桥梁缆索结构对钢丝及其制品的技术要求

桥梁缆索所处工作环境恶劣,承受荷载应力,易遭受应力和腐蚀破坏。悬索桥主缆主要由高强度热镀锌钢丝通过热铸锚锚固而成的平行钢丝索股组成,在主缆外层缠绕圆形或S形钢丝后,再在表面涂装和空气除湿;拉索结构主要有用热挤高密度聚乙烯(PE)防护的半平行钢丝索配以冷铸镦头锚系统的钢丝斜拉索结构和用平行钢绞线外套HDPE护套管且两端用特殊的夹片锚群锚系统组成的钢绞线索;吊索索体材料主要有热镀锌高强度钢丝、钢绞线、钢丝绳。结合主缆和斜拉索性能要求,从钢丝防护和外观、镀锌钢丝和盘条的焊接点、钢丝的扭转和松弛指标等方面探讨主缆和斜拉索对钢丝、钢绞线、钢丝绳、异型钢丝的技术要求。     

超大跨度悬索桥主缆预制索股制造工艺技术

悬索桥是大跨度桥梁的首选结构,主缆是悬索桥的主要传力承载结构件。悬索桥主缆主要由平行的钢丝(钢绞线)组成,应用较多的是高强度热镀锌钢丝。我国悬索桥主缆主要采用预制平行钢丝索股(PPWS)架设方法,一般采用φ5 mm左右的高强钢丝预制,每股127丝(或91丝),索股两端用热铸锚锚固。国内PPWS制造技术工艺从无到有,经过不断改进提高,已经达到国际先进水平。介绍国内悬索桥主缆PPWS制造现行工艺技术,通过放索试验和现场工程实施,分析生产线特点、存在的问题和实际应用中的主要改进成果。结合未来特大跨度悬索桥建设探讨可能出现的问题和主缆钢丝、索股制作的改进方向。     

上海世博轴阳光谷之索结构关键技术设计

介绍上海世博轴阳光谷"轴、索、膜"结构中的关键技术——平行钢丝索(PWS)及相关结构的创新设计和施工工艺。拉索钢丝采用国产1 770 MPa级高强度镀锌钢丝,最大索规格为PES7-409;拉索防腐体系由钢丝镀锌层、内层黑色HDPE护层和外层彩色HDPE护层组成;锚具采用流线型叉耳式ZG34Cr2Ni2Mo高强度合金铸钢热铸锚具,锚固锥体中前面3/4部分采用锌铜合金,后面1/4部分采用环氧料进行制锚,减小了热浇注时造成的钢丝强度损失;给出了此类结构拉索安装和张拉的方法。结果表明,非标设计的拉索结构使用性能和外观结构均满足上海世博轴工程的要求。     

耐火拉索的结构设计与试验研究

基于斜拉索索体耐火防护要求，设计了一种耐火一体化斜拉索，通过耐火材料对比研究、生产工艺研究和设备改造，实现了耐火一体化斜拉索的生产，同时进行了索体的绝热性能试验，试验索体性能满足在1 100℃环境下，索体表面钢丝在60 min内升温不超过300℃的要求。     

大桥斜拉索制造关键技术研究

大桥用镀锌钢丝必须同时满足扭转≥8次,松弛率≤2.5%,抗拉强度≥1 670 MPa。介绍大桥斜拉索用镀锌钢丝和斜拉索制作工艺。选用宝钢B82MnQL盘条生产7.0 mm镀锌钢丝,锌层面质量≥300 g/m2。镀锌钢丝生产过程中应提高钢丝表面质量、直线度及镦头性能。降低斜拉索索体扭转的方法:改进绞制与挤塑工序牵引方式;改进绞制弯道以保持斜拉索绞制节距稳定;改进索体绕包张力。对新型斜拉索密封体系进行研发。斜拉索疲劳性能改进措施:提高镀锌钢丝表面质量均匀性、直线性和直径精度。生产的镀锌钢丝斜拉索经检验和使用,能够满足用户的特殊要求。     

越南Nhat Tan桥斜拉索技术

越南Nhat Tan桥是城市快速通道的五塔斜拉桥,其斜拉索耐久性、可靠性等要求较高。分析Nhat Tan桥斜拉索镀锌钢丝的技术要求,同时对成品斜拉索进行较大应力范围的抗疲劳性能研究。对比分析平行钢丝拉索和钢绞线斜拉索体系的特点,Nhat Tan桥选取平行钢丝拉索结构,采用优质、扭转性能高的高强度镀锌钢丝。镀锌钢丝强度要求达到1 770 MPa;斜拉索公称抗拉强度要求不小于1 770 MPa,弹性模量为(1.90~2.00)×105MPa。经过疲劳及静载试验后,斜拉索的断丝率在1%以下,非弹性伸长率达到2.4%,说明Nhat Tan桥斜拉索不仅具有较高的抗拉强度,也有优良的韧性。     

弯曲限制器在拉索结构中的应用

介绍了拉索结构中采用弯曲限制器有效减小锚固端钢丝弯曲应力的相关技术,弯曲限制器在限弯段范围内与索共同受弯,避免所有的弯曲应力均通过钢丝和锚固材料直接传给锚具而在钢丝中产生较大的应力。对弯曲限制器的减振原理、设计、组成、制造、检测验证进行了阐述;对弯曲限制器进行了对比试验并将试验数据与有限元数据进行比较,验证弯曲限制器的有效性,并为改进弯曲限制器的设计提供对比分析依据。阐述了批量制造、安装过程中在长期耐久性等方面的注意事项。     

基于光纤光栅传感技术的斜拉索智能监测

斜拉索传统监测方法在长期使用中测试结果易失真,误差较大,设备耐久性较差,并且斜拉索内部的温度、湿度及锈蚀状况无法直接测量。将光纤光栅传感技术用于斜拉索监测,采用斜拉索智能应力传感器、温度传感器、湿度及腐蚀传感器,当斜拉索使用环境变化时,信息经光纤传送到光电信号处理器,数据经过处理后,传到控制系统,通过控制系统内设置的报警装置,实现斜拉索内部状况的动态监测及警报。指出光纤光栅传感技术用于斜拉索需要解决的问题:光纤光栅的强度要满足要求,冷铸锚、热铸锚最高使用温度约为250℃,500℃,寻找合理的光纤埋入工艺,以及开发可以同时测量温度和应力并消除两者相互影响的传感器。     

大直径高钒索研制

高钒索不用进行二次防腐处理,可提高工作效率,逐渐取代原有的半平行钢丝束拉索。研制的160 mm大直径高钒索采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层钢绞线为主索体,索体公称抗拉强度为1 670 MPa,索体表面A级镀层,Z捻向。给出了索体生产工艺流程。研制过程中,拆股钢丝直径5.5 mm,钢丝最小破断拉力41.18~44.68 k N,镀层面质量≥307 g/m2。索体钢丝采用锌-5%铝-混合稀土合金镀层防护,具有较高的抗腐蚀性能,是普通镀锌层的2~3倍,160 mm索体最小破断拉力≥2.176×104k N。对成品160 mm高钒索进行静载破断试验,试验结果满足各项规范要求。     

1915恰纳卡莱大桥主缆索股制造关键技术研究

依托世界第一主跨2 023 m悬索桥对超长大规格主缆索股的关键制造技术进行了研究。以控制股内钢丝受力均匀为目标,减小由应力引起的股内钢丝长度差,提高索股制作精度。通过一系列静载、锚固性能试验,优化了超长大规格主缆索股的制作技术和锚固工艺。针对120 t级的超重主缆索股,开发成套吊装运输工装,解决多次海陆转驳带来的运输问题。采用特殊包装材料和水平成圈收放索技术及预成型索股入鞍技术,既为索股提供了有效的防腐措施,又克服了海上作业难题,提高了架设效率。     

悬索桥缆索用镀锌钢丝的生产

悬索桥缆索用镀锌钢丝包括主缆钢丝、吊索钢丝和绕包钢丝。对国内外主缆镀锌钢丝的性能进行对比,分析主要技术参数和关键工艺,提出盘条索氏体化、焊接点的剪切和规圆处理 3个方面的改进。介绍吊索钢丝的性能要求及生产工艺;对圆型和S(Z)型绕包镀锌钢丝主要技术参数进行对比,并给出生产工艺和技术要求。     

桥梁缆索用超高强度镀锌钢丝的研制

介绍国内外桥梁缆索用镀锌钢丝应用现状,提出提高镀锌钢丝强度的方法和途径,包括提高盘条强度、提高盘条拉拔压缩率及降低热镀锌强度损失等。提高盘条强度主要通过盘条索氏体化和合金化技术实现,C,Si质量分数分别控制在0.7%～1.2%,0.15%～1.5%,Mn,Cr质量分数分别控制在1%和0.5%以下。总压缩率控制:Φ7mm镀锌钢丝用盘条直径为13～14mm,Φ5mm镀锌钢丝用盘条直径为11～13mm。Si和Cr质量分数分别为1.2%和0.3%时,可有效降低热镀锌强度损失。选择Φ12.5mm高碳高硅盘条,试制出直径约5mm的超高强度桥梁缆索用镀锌钢丝,抗拉强度近2000MPa,钢丝扭转值达到20次以上。     

苏通大桥斜拉索用镀锌钢丝生产

介绍苏通大桥斜拉索用镀锌钢丝生产实践中的技术创新。通过技术分析,确定了"双张紧+限径模"工艺技术、"主导工艺+微调"整体优化技术、"三度控制"热镀锌操作技术3大关键技术,生产出了高强度(≥1 770 MPa级)、低松弛(Ⅱ级松弛率≤2.5%)、高扭转性能(扭转次数≥11)的桥梁斜拉索用镀锌钢丝。     

桥梁缆索用钢丝国际标准状况分析

分析美国、法国、英国、日本、中国的桥梁缆索用钢丝标准及规范。ASTM A421/A421M主要用于预应力制品行业两边镦头或者安装夹片的钢丝和钢绞线,对钢丝的抗腐蚀性能、抗疲劳性能要求较高。NFA-35-035涵盖公称直径分别为5,6,7 mm的斜拉桥和悬索桥用热镀锌及锌铝合金镀层钢丝,可直接应用于桥梁缆索用钢丝的制作、验收和检验。DRAFT pr EN 10337包括热镀锌钢丝和铝质量分数为5%的锌铝合金镀层钢丝,并按照强度、镀层对钢丝牌号进行了规定。HBS G3508—1989对钢丝的关键技术指标进行了详细的规定和要求,但权威性不足。GB/T 17101—2008将直径为5 mm钢丝的强度提高到1 860 MPa。提出随着大批国际大型悬索桥和斜拉桥的规划和建设,迫切需要一份适用于国际桥梁缆索用钢丝的产品和技术标准。     

桥梁缆索钢丝质量检验试验方法探讨

根据桥梁缆索钢丝的技术规范,按照规定的试验要求和试验方法,对原材料、钢丝加工过程、成品钢丝进行检验,要求复核成品钢丝直径、强度、弹性模量、延伸率、缠绕、扭转、松弛、疲劳、锌附着量、硫酸铜试验、表观、长度、自由圈径、不平直度等参数。比较国内外桥梁缆索用钢丝试验方法及要求的异同,国内桥梁缆索钢丝标准不允许钢丝接头,国外标准允许钢丝盘条接头,但要预先通过接头工艺试验和过程抽检来保证成品钢丝质量;国内外钢丝强度和弹性模量的试验方法相同,但强度值要求略有不同,国外钢丝强度规定了一个上限;由于取值区间不同和钢丝直径面积取值要求不同,相同的钢丝会出现不同的弹性模量计算结果;国标同时考核桥梁缆索钢丝松弛性能和扭转性能;钢丝直线度检测方法有微小差别。     

高应力幅高强度高耐腐蚀超大规格平行钢丝拉索制造技术

为了提高桥梁斜拉索的强度、载荷能力和疲劳寿命,研制了耐250 MPa应力幅1 860 MPa级镀锌铝合金7-511超大规格平行钢丝拉索。拉索用钢丝是采用"双镀法"生产的锌铝合金镀层钢丝,具有较高的耐蚀性;选用冲击性能较好的35Cr Mo锻件作为锚具材料;对拉索锚具结构重新设计及计算,使其能够满足高应力幅高强度拉索所需的各项高性能。同时在美国CTL Group实验室,按照国内外相关规范对1根规格为1 860 MPa7 mm高强度镀锌铝钢丝拉索进行弯曲疲劳试验验证,试验结果满足各项规范要求,为在国内外推广高应力幅高强度高耐腐蚀超大规格平行钢丝拉索提供了应用依据。     

大桥绳索用锚具的开发研制

锚具是大桥用绳索的重要配件 ,其质量好坏直接影响桥的质量。介绍冷铸镦头锚的构造 ,给出了主要技术要求。对锻造工艺、热处理工艺作了详细分析并给出了具体工艺参数。按此工艺生产的锚具通过了 2 0 0万次、2 5 0万次疲劳试验及超张拉性能试验和静载破断试验