1 概述
大跨度橋梁的纜索系統(tǒng)是現(xiàn)代懸索橋、斜拉橋和拱吊橋的主要承重傳力結(jié)構(gòu),這些纜索結(jié)構(gòu)的主要材料就是鋼絲或鋼絲制品。鋼絲是以盤條(線材)為原料通過(guò)拉絲及輔助工序加工生產(chǎn)的一種金屬產(chǎn)品,鋼絲制品包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線和其它鋼絲制品,鋼絲及其制品是關(guān)系到國(guó)家建設(shè)和居民生活的重要工業(yè)產(chǎn)品。鋼絲、鋼絞線、鋼絲繩的質(zhì)量、品種和數(shù)量,以及國(guó)產(chǎn)化程度,反映著國(guó)家的鋼絲制品工業(yè)技術(shù)工藝水平。大跨度橋梁纜索結(jié)構(gòu),既長(zhǎng)期承受橋梁負(fù)荷的動(dòng)載和靜載,又長(zhǎng)期暴露在風(fēng)雨、潮濕和污染空氣的環(huán)境中,纜索結(jié)構(gòu)容易遭受應(yīng)力和腐蝕破壞。當(dāng)綜合性能優(yōu)異的高強(qiáng)度的鋼絲引入橋梁建設(shè)后,加速了橋梁結(jié)構(gòu)得到改進(jìn)和提高,以及橋梁跨度和建設(shè)速度提高的步伐。
2 纜索結(jié)構(gòu)對(duì)高強(qiáng)度鋼絲的技術(shù)要求
20年前,我國(guó)才開(kāi)始建設(shè)大跨度現(xiàn)代斜拉橋和懸索橋,開(kāi)始這些橋梁主體結(jié)構(gòu)的主纜、吊索和斜拉索用的鋼絲都是依靠進(jìn)口,一直存在質(zhì)量、價(jià)格和供貨周期問(wèn)題。90年代,楊浦大橋建設(shè)過(guò)程中國(guó)內(nèi)開(kāi)始試制斜拉橋斜拉索鋼絲(但未實(shí)橋應(yīng)用),虎門大橋建設(shè)時(shí)國(guó)內(nèi)開(kāi)始試制和制造懸索橋主纜鋼絲。虎門大橋和江陰大橋是同時(shí)采用進(jìn)口鋼絲和國(guó)產(chǎn)鋼絲制作主纜,國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)度鋼絲邊試邊改快速進(jìn)步,在主纜制造和架設(shè)過(guò)程中,普遍認(rèn)為國(guó)產(chǎn)鋼絲在這兩個(gè)項(xiàng)目的使用性能明顯優(yōu)于進(jìn)口鋼絲,較快實(shí)現(xiàn)了纜索鋼絲國(guó)產(chǎn)化。十余年后,以西侯門大橋一條主纜和蘇通大橋斜拉索為標(biāo)志,國(guó)產(chǎn)盤條和纜索鋼絲在強(qiáng)度和性能方面都達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。橋梁建設(shè)推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)盤條和鋼絲技術(shù)的進(jìn)步,橋梁建設(shè)推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)盤條和鋼絲技術(shù)的進(jìn)步,纜索用盤條和鋼絲國(guó)產(chǎn)化促進(jìn)了國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)的快速發(fā)展。
2.1 提高盤條質(zhì)量,改進(jìn)工藝,提高鋼絲綜合性能
鋼絲加工主要借助拉絲磨具在外力作用下,利用金屬的可塑性使金屬變形,獲得需要的形狀、尺寸規(guī)格和機(jī)械力學(xué)性能。由于結(jié)構(gòu)的重要性和特殊性,橋梁纜索一般要求鋼絲具備高強(qiáng)度、耐腐蝕、塑性和韌性好等特點(diǎn)。由此對(duì)盤條和加工工藝提出了較高的技術(shù)要求,國(guó)內(nèi)制造纜索鋼絲及鋼絲制品,開(kāi)始是進(jìn)口盤條加工鋼絲。2000年以后開(kāi)始研制國(guó)產(chǎn)盤條,國(guó)產(chǎn)盤條采用微合金技術(shù)、純凈鋼冶煉技術(shù)和特殊控軋控冷技術(shù)等技術(shù)工藝,使盤條的純凈度、力學(xué)性能、金相組織等實(shí)物質(zhì)量水平達(dá)到(或接近)進(jìn)口優(yōu)質(zhì)盤條水平。
在鋼絲和盤條技術(shù)工藝方面的需要進(jìn)行的研究工作有:提高盤條的高強(qiáng)度水平和綜合性能,通過(guò)微觀組織設(shè)計(jì)與控制改善冷拔性能及韌性;研發(fā)盤條和鋼絲加工工藝新技術(shù)和改進(jìn)已有技術(shù),以便經(jīng)濟(jì)、清潔和安全地生產(chǎn)高使用性能的盤條和鋼絲;改進(jìn)環(huán)保和能源消耗、延長(zhǎng)盤條和鋼絲產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng);提高鋼絲綜合性能,降低適用鋼絲成本。
2.2 鋼絲性能要突出不同索股結(jié)構(gòu)使用特點(diǎn)
由于主纜和斜拉索結(jié)構(gòu)和應(yīng)用受力的區(qū)別,鋼絲使用性能方面也有一定差別。斜拉索鋼絲制造工藝流程是直接應(yīng)用了國(guó)際上傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅圓鋼絲和鋼絞線的工藝流程,基本上是比較傳統(tǒng)和成熟的工藝:索氏體化盤條(或盤條→索氏體化處理)→表面準(zhǔn)備→拉絲→熱鍍鋅→穩(wěn)定化處理→檢驗(yàn)→入庫(kù)。主纜鋼絲開(kāi)始是借用斜拉索鋼絲加工工藝,兩類鋼絲加工流程可在同一生產(chǎn)線完成,最大差別就是有無(wú)穩(wěn)定化處理工序。國(guó)內(nèi)主纜鋼絲為了適應(yīng)主纜制索工藝的要求,特別是直線度和鍍后直徑、表面外觀的要求,在此鋼絲生產(chǎn)流程基礎(chǔ)上改進(jìn)利用穩(wěn)定化處理工序,形成了國(guó)產(chǎn)主纜鋼絲專門的工序。
斜拉索和主纜鋼絲實(shí)際應(yīng)用中就存在一定區(qū)別,在使用標(biāo)準(zhǔn)上,主纜鋼絲不太強(qiáng)調(diào)低松弛性能(只要求Ⅰ級(jí)松弛),而斜拉索鋼絲強(qiáng)調(diào)低松弛性能(要求Ⅱ級(jí)松弛)。斜拉索鋼絲還需要強(qiáng)調(diào)鐓頭性能,但這一技術(shù)在實(shí)踐未被執(zhí)行?,F(xiàn)在由于換索和維護(hù)困難,設(shè)計(jì)對(duì)斜拉索提出了50年以上安全使用壽命的要求,但目前斜拉索錨固是環(huán)氧填充料,而環(huán)氧材料本身是由一定有效壽命的。一旦環(huán)氧失效,斜拉索就需要錨固鋼絲鐓頭來(lái)承受荷載的。這就需要鋼絲鐓頭能獨(dú)立承擔(dān)錨固功能。
——本文摘自中國(guó)金屬制品網(wǎng)