大橋斜拉索制造關(guān)鍵技術(shù)分析

【摘要】拉索制品是支撐我國(guó)基礎(chǔ)工程建設(shè)的重要施工材料，只有運(yùn)用較為先進(jìn)的制造工藝改善拉索制品的質(zhì)量，才能夠有效提高工程的施工質(zhì)量以及延長(zhǎng)工程的使用壽命。為了改進(jìn)斜拉索的制造工藝，并由此提升大橋斜拉索的質(zhì)量。本文對(duì)橋斜拉索的作用及制造工藝進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上探討了制造大橋斜拉索時(shí)應(yīng)把握的關(guān)鍵技術(shù)，包括優(yōu)化選擇盤條，改善鋼絲的扭轉(zhuǎn)性能；提升鋼絲的直線度、表面質(zhì)量及鐓頭性能；對(duì)索體制造工藝進(jìn)行優(yōu)化，防止扭曲問題的出現(xiàn)；優(yōu)化錨具性能，對(duì)疲勞性能進(jìn)行改善。

【關(guān)鍵詞】斜拉索；大橋；制造；關(guān)鍵技術(shù)；分析

目前斜拉索橋的數(shù)量正在不斷增加，在建設(shè)斜拉索大橋的過程中需要使用到大量的拉索，因此研究制造大橋斜拉索的關(guān)鍵技術(shù)具有非常重要的意義[1]。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)制造斜拉索時(shí)應(yīng)注意的問題及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，旨在有效控制大橋斜拉索的質(zhì)量。

1、大橋斜拉索的作用及制造工藝分析

斜拉索大橋是一種常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式，常被應(yīng)用于大河、大江、海灣以及峽谷等大跨度橋梁的施工當(dāng)中。大橋由橋面、主梁、索塔以及拉索組成，斜拉索能夠?qū)蛎婧奢d傳送到索塔，同時(shí)斜拉索還能夠與墩臺(tái)共同支撐梁結(jié)構(gòu)。通過上述分析可知，大橋中使用的斜拉索不僅要能夠有效傳遞荷載力，同時(shí)還應(yīng)具有一定的支撐作用，因此在制造斜拉索的過程中要注意控制好質(zhì)量，以保證斜拉索的作用可以得到充分的發(fā)揮。經(jīng)多年實(shí)踐，在制造斜拉索時(shí)，已刑成了以下成熟工藝：對(duì)規(guī)定數(shù)量的鋼絲進(jìn)行同步牽引，使鋼絲扭轉(zhuǎn)絞合成型，鋼絲左向絞合的角度一般在2°至4°之間[2]。將鋼絲扭轉(zhuǎn)后便可形成鋼索，隨后將聚酯纖維帶纏繞于鋼索表面，并采用熱擠工藝將HDPE防護(hù)層附于索體表面。制造好所索體之后，便可以將冷鑄錨固結(jié)于索體兩端，隨后進(jìn)行超張拉檢驗(yàn)及外觀質(zhì)量檢驗(yàn)以及包裝即可。

2、大橋斜拉索制造關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1優(yōu)化選擇盤條，改善鋼絲的扭轉(zhuǎn)性能

盤條質(zhì)量是影響斜拉索質(zhì)量的重要因素，因此要在對(duì)比試驗(yàn)及分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化選擇盤條。盤條試驗(yàn)方法包括酸洗拉絲、光整鍍鋅等，以上試驗(yàn)方法能夠有效檢測(cè)盤條斷面的收縮率、強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)值等是否能夠達(dá)到大橋斜拉索對(duì)于鋼絲的要求。除了檢測(cè)盤條性能之外，還應(yīng)考慮到交貨周期以及價(jià)格問題，在確定盤條型號(hào)之后，應(yīng)要求生產(chǎn)廠家將純凈度以及索氏體化率提高，盡量采用細(xì)化晶粒，從而避免盤條表面出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。選擇好盤條之后，應(yīng)注意改善鋼絲生產(chǎn)工藝[3]。為了使鋼絲的性能得以改善，則可以從拉拔道次及總壓縮率入手，適當(dāng)增加兩者的次數(shù)及比率。大橋中所采用的斜拉索一般由鍍鋅鋼絲制造而成，在制造斜拉索的過程中應(yīng)保證鋼絲的強(qiáng)度在1670MPa以上，松弛度應(yīng)低于2.5%，扭轉(zhuǎn)次數(shù)在8次以上。目前強(qiáng)度為1860MPa的鋼絲即將得到工程應(yīng)用，不久的將來，強(qiáng)度值還會(huì)提高。為了能夠使鋼絲的強(qiáng)度、松弛度以及扭轉(zhuǎn)值達(dá)到以上指標(biāo)，則可以在保護(hù)好盤條的基礎(chǔ)上，適當(dāng)延長(zhǎng)鋼絲的鍍鋅處理時(shí)間，并盡量將模拉處理步驟取消；當(dāng)雙張緊輪開始產(chǎn)生張力時(shí)，直接利用張力對(duì)鍍鋅鋼絲進(jìn)行張拉即可，以避免鋼絲出現(xiàn)塑性變形等問題。另外，為了有效防止鍍鋅的過程中鋼絲的扭轉(zhuǎn)性能受到不良影響，則可以將硅在盤條中所占的比例適當(dāng)提高，并沿軋制盤條的方向拉拔鋼絲。

2.2提升鋼絲的直線度、表面質(zhì)量及鐓頭性能

直線度是衡量鋼絲性能以及影響斜拉索質(zhì)量的重要因素，為了使直線度得以提高，則可以采用矯直機(jī)矯直鋼絲之后，才利用中頻爐進(jìn)行穩(wěn)定化處理，從而保證矢高低于15mm/m。另一方面，大橋斜拉索是由鋼絲絞合形成的，如鋼絲表面質(zhì)量較差，存在凹凸不平及粗糙等問題，則在絞合時(shí)難以有效牽引及編索，當(dāng)強(qiáng)行牽引時(shí)還會(huì)損壞制造設(shè)備。對(duì)此，在鍍鋅時(shí)應(yīng)注意保證鋅層面在300g/m2以上，不圓度應(yīng)低于0.02mm，以保證鋼絲表面平滑。為了處理好表面質(zhì)量與扭轉(zhuǎn)性能之間的關(guān)系，則可以在光整處理之前先鍍鋅。除了采取有效措施改善直線度以及表面質(zhì)量之外，還應(yīng)在制造斜拉索的過程中注重對(duì)鋼絲的鐓頭性能進(jìn)行改善。表面質(zhì)量較差及韌性達(dá)不到要求是導(dǎo)致鐓頭出現(xiàn)裂紋的主要因素，為了改善鐓頭性能，則可以利用銅含量較低的盤條，如寶鋼B82MnQL等進(jìn)行生產(chǎn)，并對(duì)拉拔技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化[4]。如某斜拉索生產(chǎn)廠家采用以上措施對(duì)原有的制造工藝進(jìn)行了調(diào)整，增加了拉撥道次，即由5次變?yōu)?次，工字輪的直徑為1500mm，以方便收線；同時(shí)經(jīng)過熱鍍鋅、光整以及矯直后，鋼絲性能得到了顯著性改善。

2.3對(duì)索體制造工藝進(jìn)行優(yōu)化，防止扭曲問題的出現(xiàn)

如大橋斜拉索的索體出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象，則可能會(huì)造成軸心線彎曲、不平直，一旦軸心線出現(xiàn)偏離現(xiàn)象，則會(huì)對(duì)大橋斜拉索的抗疲勞性能造成不良影響。為了避免索體扭曲，則可以采用以下幾種技術(shù)。首先，可以對(duì)絞制彎道進(jìn)行改進(jìn)，提高絞制彎道的直徑，從而使絞制節(jié)距保持穩(wěn)定，避免因絞制彎道不良而導(dǎo)致索體產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)力。絞制彎道的直徑通常應(yīng)不低于80倍裸索直徑，以便能夠使絞制節(jié)距處于穩(wěn)定狀態(tài)。其次，應(yīng)對(duì)絞制、擠塑的牽引方法進(jìn)行優(yōu)化。例如可以采用履帶代替鋼絲繩完成絞制牽引工作，避免因設(shè)備牽引速度不均勻以及牽引力達(dá)不到要求而導(dǎo)致扭曲問題的產(chǎn)生。第三，可以根據(jù)索體的實(shí)際情況對(duì)繞包張力進(jìn)行改進(jìn)。繞包張力的方向與扭絞力相反，如繞包張力過大，將會(huì)導(dǎo)致索體扭曲，因此可以采用強(qiáng)度較高的繞包帶纏繞索體，從而保證索體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

2.4優(yōu)化錨具性能，對(duì)疲勞性能進(jìn)行改善

錨具是大橋斜拉索當(dāng)中的承載構(gòu)件以及傳力構(gòu)件，其性能會(huì)對(duì)斜拉索的質(zhì)量及使用壽命產(chǎn)生一定的影響。在制造大橋斜拉索的過程中，應(yīng)優(yōu)先考慮選擇合金鋼，如40Cr等，這是因?yàn)楹辖痄摼哂休^好的低溫以及力學(xué)性能。在鍛打錨具的過程中要注意保證鍛件的一致性及均勻性。在進(jìn)行熱處理時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)對(duì)工藝溫度進(jìn)行合理控制，以提高錨具的熱處理質(zhì)量。經(jīng)過熱處理之后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行熱浸鋅，在浸鋅時(shí)要保證鋅層厚度在100μm以上，以提高錨具的防腐性能。另外，當(dāng)從鋅鍋中取出錨具時(shí)，應(yīng)注意將表面殘留的鋅漬清理干凈。在制造斜拉索的過程中不但要優(yōu)化錨具制造工藝，同時(shí)應(yīng)采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)拉索索體疲勞性能進(jìn)行改善。疲勞性能是衡量斜拉索性能的一個(gè)重要指標(biāo)，因此在制造斜拉索的過程中要注意對(duì)疲勞性能進(jìn)行改善。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，采用以下方法能夠顯著改善疲勞性能：第一，利用性能較好的繞包帶纏繞鋼絲，以避免拉索發(fā)生嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象；第二，提高鋼絲的直徑精度，優(yōu)化鋼絲的直線性以及改善表面質(zhì)量，使表面處于均勻、光潔狀態(tài)；第三，對(duì)擠塑彎道以及絞制彎道進(jìn)行優(yōu)化；第四，嚴(yán)格控制錨固工藝過程，確保環(huán)氧澆鑄體的強(qiáng)度以及索體與錨具的同軸度。

3、結(jié)束語

綜上所述，大橋斜拉索的質(zhì)量會(huì)對(duì)橋梁的通行質(zhì)量以及使用壽命產(chǎn)生影響，因此要把握好斜拉索的關(guān)鍵制造技術(shù)。為了能夠制造出質(zhì)量較好的斜拉索，則應(yīng)注意對(duì)各項(xiàng)制造步驟進(jìn)行改進(jìn)或優(yōu)化，以便為斜拉索質(zhì)量的改善提供有效保證。

參考文獻(xiàn)

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