信息摘要：
鋼絲繩吊索是懸索橋連接主纜索夾與加勁梁的組裝件-21。鋼絲繩吊索長期承受橋梁靜載，路面車輛運行和風(fēng)振造成的脈動循環(huán)載荷應(yīng)力，以及日光照射和雨水侵蝕，因而要求鋼絲繩吊索
鋼絲繩吊索是懸索橋連接主纜索夾與加勁梁的組裝件-21。鋼絲繩吊索長期承受橋梁靜載，路面車輛運行和風(fēng)振造成的脈動循環(huán)載荷應(yīng)力，以及日光照射和雨水侵蝕，因而要求鋼絲繩吊索具有較高的強(qiáng)度、良好的耐疲勞性能和耐候能力，高而穩(wěn)定的彈性模量，以及長期穩(wěn)定而精確的索長。筆者對懸索橋用鋼絲繩吊索長期穩(wěn)定的長度控制、制作過程精確的長度控制以及制作工藝技術(shù)進(jìn)行研究，并將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實踐進(jìn)行驗證。
1懸索橋用鋼絲繩吊索的特點及要求
懸索橋是經(jīng)濟(jì)快速的建造千米以上大跨度橋梁的結(jié)構(gòu)形式（圖1），具有用鋼量較省、架設(shè)施工簡便、無風(fēng)險、耐久性好、養(yǎng)護(hù)費用低等特點-6]。
懸索橋用鋼絲繩吊索特點：（1）較高的強(qiáng)度級別及承載能力；（2）較好的耐疲勞性能；（3）較好的耐候能力；（4）高而穩(wěn)定的彈性模量。
懸索橋用鋼絲繩吊索要求：（1）長期穩(wěn)定而精確的長度；（2）制作過程精確的長度控制。吊索鋼絲繩各鋼絲、各繩股之間沒有任何永久的硬性連接，只能依靠捻制預(yù)變形形成的空間“螺旋”曲線緊緊組合在一起，外力及鋼絲和繩股自身的彈性極易改變鋼絲繩的捻制狀態(tài)，使鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和長度發(fā)生變化，給有極高長度精度及長度穩(wěn)定性要求的鋼絲繩吊索制作帶來許多困難。
2懸索橋用鋼絲繩吊索生產(chǎn)設(shè)計方案
2.1提高吊索結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計吊索結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性生產(chǎn)工藝流程：鋼絲繩預(yù)張拉→彈性模量測量一定尺及著色下料一卷取→澆鑄先澆鑄端（即輪面）→頂壓一→長度調(diào)整、修正及著色標(biāo)記→（壓鑄錐形鑄塊），澆鑄后澆鑄端（即輪底）→頂壓一長度校核及兩端又形耳板調(diào)整→塑料包裝帶纏繞、卷取一制作緩沖器→檢驗→成品包裝。
利用WINDOWSXP平臺上的鋼絲繩結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件ROPEDESIGN，進(jìn)行吊索鋼絲繩的配絲、捻向和捻距搭配計算，使吊索鋼絲繩結(jié)構(gòu)緊密、扭矩合理，從而使鋼絲繩自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，具體參數(shù)見表1。
吊索鋼絲繩的生產(chǎn)必須采用有效的工裝，使其預(yù)變形充分而不過量。為了防止外力或者殘余應(yīng)力造成鋼絲繩結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，設(shè)計了圖2所示的卡具固定鋼絲繩的繩頭。
該結(jié)構(gòu)設(shè)計方案.吊索鋼絲繩的扭矩系數(shù)非常小，僅為0.0036697，說明鋼絲繩繩股捻距、捻向的搭配使鋼絲繩扭矩基本平衡，再輔以有效的工裝進(jìn)行生產(chǎn)，鋼絲繩的殘余應(yīng)力能得到很好的消除，鋼絲繩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性非常好。
2.2消除吊索鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長的設(shè)計鋼絲繩在承受軸向載荷時，會隨著載荷和時間的增加而伸長，這種伸長包括彈性伸長和結(jié)構(gòu)伸長（非彈性變形）。吊索鋼絲繩不許有結(jié)構(gòu)伸長現(xiàn)象存在，否則懸索橋的橋面弧線會隨著時間改變，給大橋的安全和壽命帶來危害。吊索鋼絲繩通常采用預(yù)張拉消除其結(jié)構(gòu)伸長。
2.2.1預(yù)張拉前準(zhǔn)備
（1）鋼絲繩預(yù)張拉前必須對預(yù)張拉設(shè)備進(jìn)行檢查、維修，保證各運動部件靈活，鋼絲繩不得黏附任何異物，各計量儀器示值準(zhǔn)確并在檢定有效期內(nèi)。
（2）鋼絲繩張拉前，認(rèn)真檢查待張拉鋼絲繩的表面狀況、繩徑、捻向、捻距是否與生產(chǎn)工藝內(nèi)容一致，壓線瓦孔型尺寸是否符合相關(guān)技術(shù)要求。
2.2.2預(yù)張拉技術(shù)要求
預(yù)張拉采用直拉方式進(jìn)行，每段鋼絲繩預(yù)張拉不低于3次，預(yù)張拉力為吊索鋼絲繩最小破斷拉力的55%，持荷時間60min。鋼絲繩最后2次預(yù)張拉的非彈性變形量之差不大于預(yù)張拉長度的0.015%
時，達(dá)到要求1。
2.2.3預(yù)張拉加載及結(jié)構(gòu)伸長量測量（l）當(dāng)鋼絲繩從松弛狀態(tài)加載到鋼絲繩最小破斷拉力的5%時，停止加載，在兩端瓦口處作好標(biāo)記.然后按照圖3所示.在兩瓦口間取一段長度為S的鋼絲繩，用細(xì)著色筆做好A，B點標(biāo)記，用激光測距儀測量其長度來考核樣本長度S（90m≤S<100m，數(shù)值精確到毫米，盡可能接近100m，且全段必須是未預(yù)張拉過的鋼絲繩）。
（2）繼續(xù)加載到的鋼絲繩最小破斷拉力的55%，持荷60min后，緩慢卸載至松弛態(tài)，保持2~3
min，再加載到鋼絲繩最小破斷拉力的5%，用激光測距儀測量第1次預(yù)張拉后的長度S，（即A，B間距離），第1次預(yù)張拉結(jié)束。
（3）按公式（S。一S.2×100%計算（計算結(jié)果小于0.015%為合格），并作好記錄，該段鋼絲繩預(yù)張拉結(jié)束。
（4）依次重復(fù)（1），（2），（3）各步驟，完成第2，
3.…n段吊索鋼絲繩預(yù)張拉及其測量。
2.3定尺下料過程長度精確控制設(shè)計
2.3.l長度測量及修正
2.3.1.1長度測量
鋼絲繩預(yù)張拉處理合格后，在鋼絲繩承受設(shè)計恒載條件下，采用Leica DISTOE激光測距儀（儀器精度±5/100000）進(jìn)行長度測量。
2.3.l.2長度修正
為提高鋼絲繩吊索的長度精度，還應(yīng)考慮測量環(huán)境溫度的影響，按照高碳鋼在10~50℃時的熱膨脹系數(shù)（a=10.87xl0/℃），將測量長度修正為設(shè)計溫度、恒載條件下的標(biāo)準(zhǔn)長度。溫度修正公式如下。
L=Lo+AL，（1）
△L=lo×（1-t0）×a。（2）由式（l），（2）得
1o=LV（1+（1-t0）×a），（3）L=Lo（1+（t-t0）×a），（4）式中：——測量時的實際環(huán)境溫度，℃；to——設(shè)計溫度，一般取20℃；
1—一鋼絲繩承受設(shè)計定尺載荷下測量的長度，mm；Lo——設(shè)計條件下鋼絲繩的理論長度，mm。
2.3.2長度尺寸及方向著色標(biāo)記要求
吊索用鋼絲繩長度測量并修正到設(shè)計長度后，必須按圖4進(jìn)行長度及方向的著色標(biāo)記。方向標(biāo)注是為了避免鋼絲繩受外力作用繞自身軸線旋轉(zhuǎn)而造成吊索鋼絲繩長度變化。
（1）圖4中尺寸由設(shè)計單位提供。
（2）標(biāo)記點名稱：DI，D7為吊索兩端（繩頭、繩尾）錨杯端面標(biāo)記點，D4為吊索中點。
（3）著色標(biāo)記的要求：從一端開始，依次測量、修正圖4中各段長度，用快干油漆清晰地噴涂各標(biāo)記點。紅色或黑色單色標(biāo)記點寬20mm，紅/黑雙色標(biāo)記點的寬度為40mm。
（4）標(biāo)記點顏色：D1用紅色油漆標(biāo)記，D7用黑色油漆標(biāo)記，D4點為紅/黑雙色標(biāo)記（靠D1一側(cè)為紅色，靠D7一側(cè)為黑色）。
2.3.3吊索鋼絲繩兩端繩頭的處理按設(shè)計長度定尺、著色、下料的吊索鋼絲繩兩端應(yīng)用細(xì)鐵絲捆扎，捆扎長度不得小于3倍的鋼絲繩直徑，且每端捆扎帶不得少于2個，兩捆扎帶之間的距離為鋼絲繩直徑的2倍，采用砂輪鋸切割下料。
2.4錨頭澆鑄過程長度精確控制設(shè)計吊索鋼絲繩進(jìn)行長度測量、修正和著色標(biāo)記后，進(jìn)行錨杯與鋼絲繩連接的熱澆鑄，然后進(jìn)行緩沖器、錐形鑄塊制作和外觀尺寸檢查。
鋼絲繩吊索錨杯熱澆鑄制作工藝流程：帚頭清洗→帚頭、鋼絲繩和錨頭的定位→錨頭的預(yù)熱→鋅銅熔融金屬的制備及澆鑄→冷卻→頂壓檢查→外觀質(zhì)量檢查、標(biāo)識。
吊索錨杯及其他材料技術(shù)要求：錨杯、叉形耳板、銷軸、鋅鍵、銅等構(gòu)件和材料的制造或供應(yīng)單位，必須具有相應(yīng)的制造、檢驗資質(zhì)，供方交付時必須同時提供質(zhì)量保證書和檢測報告。
錨杯與鋼絲繩連接的熱澆鑄過程如下。
（1）用干凈的軟布擦凈吊索切斷點兩側(cè)鋼絲繩表面，擦拭長度約3m。切割線兩側(cè)用01.0mm鍍鋅鐵絲作臨時捆扎，每段捆扎長度為30mm；捆扎區(qū)先用石棉繩將股與股間的縫隙填平，以防熔融金屬流出，然后用鍍鋅鐵絲分3段捆扎，每段捆扎100
mm，間距50mm。
（2）清除錨杯內(nèi)壁污物，并將足夠長度的繩頭表面用塑料布包覆，以防在穿過錨杯時損傷。拆開散頭段鋼絲繩中的各股及股中的鋼絲，形成帚頭狀，帚頭的叉開角（從鋼絲繩垂線向外）不超過45°。將帚頭朝下，用四氯乙烯對鋼絲表面進(jìn)行徹底清洗和脫脂。在清洗和脫脂過程中應(yīng)確保水和清洗劑不浸入帚頭內(nèi)，清洗、脫脂后的帚頭用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行快速烘干。
（3）帶頭烘干后，帚頭頂端用鍍鋅鐵絲纏繞定形，其形狀與錨杯澆鑄孔相似。將錨杯移向帚頭，使其錨杯底部端面與錨杯端面標(biāo)記點對齊。錨杯用專用加熱設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在（100士10）℃。將鋼絲繩固定在熱澆鑄支座上，使鋼絲繩軸線與錨杯軸線成一條直線。
（4）用石棉繩將錨杯頸部密封，以防合金流出。
按w（Zn）：tw（Cu）=98：2配制并熔化鋅銅合金。
合金熔融時最高溫度控制在600℃，當(dāng)溫度降至（460±10）℃時進(jìn)行澆鑄，合金凝固時錨杯頂部產(chǎn)生的收縮，應(yīng)及時澆鑄足夠的合金來填充。合金澆鑄的密實度用頂壓試驗進(jìn)行檢測，頂壓外移量按3mm預(yù)留。
3結(jié)語
（1）鋼絲繩吊索的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方案、結(jié)構(gòu)伸長處理方案、定尺下料過程長度精確控制方案設(shè)計合理，參數(shù)準(zhǔn)確，工藝可行。
（2）鋼絲繩吊索制作工藝應(yīng)用于工程實踐，能完全滿足懸索橋用鋼絲繩吊索的要求。
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