大桥斜拉索制造关键技术分析

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【摘要】拉索制品是支撑我国基础工程建设的重要施工材料，只有运用较为先进的制造工艺改善拉索制品的质量，才能够有效提高工程的施工质量以及延长工程的使用寿命。为了改进斜拉索的制造工艺，并由此提升大桥斜拉索的质量。本文对桥斜拉索的作用及制造工艺进行了分析，并在此基础上探讨了制造大桥斜拉索时应把握的关键技术，包括优化选择盘条，改善钢丝的扭转性能；提升钢丝的直线度、表面质量及镦头性能；对索体制造工艺进行优化，防止扭曲问题的出现；优化锚具性能，对疲劳性能进行改善。

【关键词】斜拉索；大桥；制造；关键技术；分析

目前斜拉索桥的数量正在不断增加，在建设斜拉索大桥的过程中需要使用到大量的拉索，因此研究制造大桥斜拉索的关键技术具有非常重要的意义[1]。本文结合实践经验对制造斜拉索时应注意的问题及其关键技术进行了探讨，旨在有效控制大桥斜拉索的质量。

1、大桥斜拉索的作用及制造工艺分析

斜拉索大桥是一种常见的桥梁结构形式，常被应用于大河、大江、海湾以及峡谷等大跨度桥梁的施工当中。大桥由桥面、主梁、索塔以及拉索组成，斜拉索能够将桥面荷载传送到索塔，同时斜拉索还能够与墩台共同支撑梁结构。通过上述分析可知，大桥中使用的斜拉索不仅要能够有效传递荷载力，同时还应具有一定的支撑作用，因此在制造斜拉索的过程中要注意控制好质量，以保证斜拉索的作用可以得到充分的发挥。经多年实践，在制造斜拉索时，已刑成了以下成熟工艺：对规定数量的钢丝进行同步牵引，使钢丝扭转绞合成型，钢丝左向绞合的角度一般在2°至4°之间[2]。将钢丝扭转后便可形成钢索，随后将聚酯纤维带缠绕于钢索表面，并采用热挤工艺将HDPE防护层附于索体表面。制造好所索体之后，便可以将冷铸锚固结于索体两端，随后进行超张拉检验及外观质量检验以及包装即可。

2、大桥斜拉索制造关键技术分析

2.1优化选择盘条，改善钢丝的扭转性能

盘条质量是影响斜拉索质量的重要因素，因此要在对比试验及分析的基础上优化选择盘条。盘条试验方法包括酸洗拉丝、光整镀锌等，以上试验方法能够有效检测盘条断面的收缩率、强度、扭转值等是否能够达到大桥斜拉索对于钢丝的要求。除了检测盘条性能之外，还应考虑到交货周期以及价格问题，在确定盘条型号之后，应要求生产厂家将纯净度以及索氏体化率提高，尽量采用细化晶粒，从而避免盘条表面出现质量缺陷。选择好盘条之后，应注意改善钢丝生产工艺[3]。为了使钢丝的性能得以改善，则可以从拉拔道次及总压缩率入手，适当增加两者的次数及比率。大桥中所采用的斜拉索一般由镀锌钢丝制造而成，在制造斜拉索的过程中应保证钢丝的强度在1670MPa以上，松弛度应低于2.5%，扭转次数在8次以上。目前强度为1860MPa的钢丝即将得到工程应用，不久的将来，强度值还会提高。为了能够使钢丝的强度、松弛度以及扭转值达到以上指标，则可以在保护好盘条的基础上，适当延长钢丝的镀锌处理时间，并尽量将模拉处理步骤取消；当双张紧轮开始产生张力时，直接利用张力对镀锌钢丝进行张拉即可，以避免钢丝出现塑性变形等问题。另外，为了有效防止镀锌的过程中钢丝的扭转性能受到不良影响，则可以将硅在盘条中所占的比例适当提高，并沿轧制盘条的方向拉拔钢丝。

2.2提升钢丝的直线度、表面质量及镦头性能

直线度是衡量钢丝性能以及影响斜拉索质量的重要因素，为了使直线度得以提高，则可以采用矫直机矫直钢丝之后，才利用中频炉进行稳定化处理，从而保证矢高低于15mm/m。另一方面，大桥斜拉索是由钢丝绞合形成的，如钢丝表面质量较差，存在凹凸不平及粗糙等问题，则在绞合时难以有效牵引及编索，当强行牵引时还会损坏制造设备。对此，在镀锌时应注意保证锌层面在300g/m2以上，不圆度应低于0.02mm，以保证钢丝表面平滑。为了处理好表面质量与扭转性能之间的关系，则可以在光整处理之前先镀锌。除了采取有效措施改善直线度以及表面质量之外，还应在制造斜拉索的过程中注重对钢丝的镦头性能进行改善。表面质量较差及韧性达不到要求是导致镦头出现裂纹的主要因素，为了改善镦头性能，则可以利用铜含量较低的盘条，如宝钢B82MnQL等进行生产，并对拉拔技术进行优化[4]。如某斜拉索生产厂家采用以上措施对原有的制造工艺进行了调整，增加了拉拨道次，即由5次变为9次，工字轮的直径为1500mm，以方便收线；同时经过热镀锌、光整以及矫直后，钢丝性能得到了显著性改善。

2.3对索体制造工艺进行优化，防止扭曲问题的出现

如大桥斜拉索的索体出现扭曲现象，则可能会造成轴心线弯曲、不平直，一旦轴心线出现偏离现象，则会对大桥斜拉索的抗疲劳性能造成不良影响。为了避免索体扭曲，则可以采用以下几种技术。首先，可以对绞制弯道进行改进，提高绞制弯道的直径，从而使绞制节距保持稳定，避免因绞制弯道不良而导致索体产生较大的扭转力。绞制弯道的直径通常应不低于80倍裸索直径，以便能够使绞制节距处于稳定状态。其次，应对绞制、挤塑的牵引方法进行优化。例如可以采用履带代替钢丝绳完成绞制牵引工作，避免因设备牵引速度不均匀以及牵引力达不到要求而导致扭曲问题的产生。第三，可以根据索体的实际情况对绕包张力进行改进。绕包张力的方向与扭绞力相反，如绕包张力过大，将会导致索体扭曲，因此可以采用强度较高的绕包带缠绕索体，从而保证索体结构的稳定。

2.4优化锚具性能，对疲劳性能进行改善

锚具是大桥斜拉索当中的承载构件以及传力构件，其性能会对斜拉索的质量及使用寿命产生一定的影响。在制造大桥斜拉索的过程中，应优先考虑选择合金钢，如40Cr等，这是因为合金钢具有较好的低温以及力学性能。在锻打锚具的过程中要注意保证锻件的一致性及均匀性。在进行热处理时，要根据设计指标对工艺温度进行合理控制，以提高锚具的热处理质量。经过热处理之后应及时进行热浸锌，在浸锌时要保证锌层厚度在100μm以上，以提高锚具的防腐性能。另外，当从锌锅中取出锚具时，应注意将表面残留的锌渍清理干净。在制造斜拉索的过程中不但要优化锚具制造工艺，同时应采用先进技术对拉索索体疲劳性能进行改善。疲劳性能是衡量斜拉索性能的一个重要指标，因此在制造斜拉索的过程中要注意对疲劳性能进行改善。笔者在实践中发现，采用以下方法能够显著改善疲劳性能：第一，利用性能较好的绕包带缠绕钢丝，以避免拉索发生严重扭转现象；第二，提高钢丝的直径精度，优化钢丝的直线性以及改善表面质量，使表面处于均匀、光洁状态；第三，对挤塑弯道以及绞制弯道进行优化；第四，严格控制锚固工艺过程，确保环氧浇铸体的强度以及索体与锚具的同轴度。

3、结束语

综上所述，大桥斜拉索的质量会对桥梁的通行质量以及使用寿命产生影响，因此要把握好斜拉索的关键制造技术。为了能够制造出质量较好的斜拉索，则应注意对各项制造步骤进行改进或优化，以便为斜拉索质量的改善提供有效保证。

参考文献

[1]秦镇，汪学省，陈勇，王昕.粉房湾长江大桥钢桁梁边纵梁制造技术[J].桥梁建设，2012，42（z1）：64-68.

[2]王韶华，邬向伟.大规格斜拉索高密度聚乙烯防护套挤出成型的研究[J].工程塑料应用，2013，（9）：59-62.

[3]谢明志，卜一之，魏然，李少鹏.千米级混合梁斜拉桥无应力索长及几何线形控制[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2013，32（3）：374-378.

[4]黄灿，赵雷，张清华.特大跨度斜拉桥制造阶段参数敏感性分析及工程应用[J].四川建筑科学研究，2011，37（3）：297-300.