詳細闡述了平行鋼絲繩工廠生產、現場修復和永久保護的質量控制方法。通過分析斜拉索的技術特點和施工方法。提出了電纜制造、維修和保護過程中的質量問題和質量控制要點。
壹.導言
歷史上，最初的斜拉索使用鏈條和鐵連桿來制作斜拉索，但這種做法在今天是完全不能接受的。現代斜拉索都是由高強度鋼筋、鋼絲或鋼絞線制成。當代斜拉橋對拉索的要求更高，幾乎所有的拉索都采用高強度鋼絲或鋼絞線，已經淘汰了軋制的粗鋼筋。隨著材料和技術的進步，斜拉索的保護手段越來越簡單有效。經過幾十年的不斷創新和淘汰，目前國內常用的電纜系統有兩種。壹種是采用熱擠壓高密度聚乙烯(PE)保護的平行鋼索與環氧冷鑄墩頭錨固系統相結合，另壹種是采用熱擠壓PE保護的單股鋼絞線形成平行鋼絞線，兩端采用不同於普通預應力鋼絞線的特殊夾錐錨固系統。在這兩種斜拉索中，我國絕大多數斜拉索采用平行鋼索。
20世紀70年代，由前聯邦德國萊恩哈特教授和瑞士BBR公司研制的HiAm(HighAmplitude)高應力抗剪錨具問世。由於其高抗疲勞性，日本從BBR公司引進了HiAm錨具，並進壹步發展了平行鋼絲繩的生產技術。熱擠壓pe保護的平行鋼絲繩在日本首創。在修建東營黃河大橋時，中國首次從日本進口了這種電纜。在我國的斜拉橋建設中，早期的纜索都是在施工現場手工制作，經過各種努力，已經逐漸走上了機械化、專業化、工廠化纜索制作的道路。現在只要設計單位滿足設計需求，選擇合適規格的電纜和錨具，就可以直接從工廠訂購。
平行鋼絲繩是壹種鋼絲繩，是由若幹根鋼絲平行並緊靠在壹起，略同心同向絞合，絞合角度為2° ~ 4°，然後用包裝帶紮緊，最外層直接用pe護套包裹保護。這種繩子柔韌性好，可以盤繞，有長距離運輸的條件，適合工廠機械化生產。目前平行鋼索壹般采用φ5或φ7鋼絲，要求鋼絲抗拉強度不小於l600MPa。自斜拉橋誕生以來，斜拉索的防腐問題壹直備受關註。
線材工藝的熱擠壓PE保護方式，經過20多年的測試，至今沒有發現任何問題。每根斜拉索包括兩部分:鋼索和錨具。平行鋼絲繩可以在工廠制造和配備錨具，既保證了質量，又大大簡化了施工現場的工作。冷鑄墩頭錨是在錨杯的錐形空腔後面設置鋼絲定位板。鋼絲中的鋼絲穿過錨杯後，穿過定位板上相應的孔，墩頭就位。錨杯內的空隙用特殊的環氧樹脂混合物填充，環氧樹脂固化後與錨杯內的鋼絲結合成壹個整體。環氧混凝土中必須加入生銹的鋼珠，澆鑄的鋼珠在混合料中形成承重框架，使鋼絲得以錨固。由於環氧混合物的固化溫度不超過180℃，與450℃澆註的熱鑄錨相比，稱為冷鑄錨。因為鋼絲的末端都是粗的，所以叫冷鑄墩頭錨或冷鑄錨。
裝有冷鑄錨的拉索具有優異的抗疲勞性能，其疲勞應力幅達到200 ~ 250 MPa，完全可以滿足斜拉橋的要求。本世紀跨度最大的斜拉橋——多多羅橋，主跨890米，由394根φ7。
本文結合南京長江二橋斜拉橋的監理工作，詳細闡述了平行鋼絲繩工廠制造、現場修復和永久保護的質量控制方法。通過對斜拉索的技術特點和施工方法的分析，提出了斜拉索在制作、維修和保護過程中容易出現的質量問題和質量控制要點。
二、項目概述
南京長江二橋南汊橋橫跨南京和八卦洲島之間的長江。為雙索面五孔連續鋼箱梁斜拉橋，中跨628m，邊跨246.5 m+58.5 m，橋塔為上塔柱平行分離的倒Y形混凝土塔，總高195.4lm，上塔為斜拉索錨固區。主梁為扁平全焊接鋼箱梁，寬37.2米，高3.5米
本橋斜拉索均為PE包裹高強度平行鋼絲，斜拉索最大數量為265根，長335.8米，重24.4噸，斜拉索采用空間雙索面扇形拉索，全橋共有***160索，主梁上標準索距為15m，副跨為12m。斜拉索在塔上的錨固間距為1.75 ~ 2.5m，斜拉索采用直徑為7mm的高強度低松弛鍍鋅鋼絲，鋼索緊密排列成正六邊形，左旋微扭，兩端冷鑄錨具，壹端固定端錨具，另壹端張拉端錨具，塔端張拉端，梁端固定端錨具。全橋有五種斜拉索，與斜拉索的類型相對應，冷鑄錨有五種規格，分別是LM7-139、LM7-163、LM7-199、LM7-241、LM7-265。斜拉索的防腐設計是內層黑色PE，外層白色PE。在拉索的制造過程中，拉索是通過熱擠壓壹次成型的。黑色PE采用德國進口材料，彩色PE為進口原料。將國產材料混合並造粒。斜拉索規格不同，黑色PE厚度從7.4~9.2mm到9.2mm不等，灰色PE厚度為2.5 mm，為了減少斜拉索的振動，在塔架上安裝阻尼橡膠塊，在橫梁上安裝阻尼阻尼器。
南京長江二橋建設指揮部委托鐵道部科學研究院工程監理部作為南京長江二橋斜拉索制作和保護的監理單位。
三、原材料的質量控制
1.高強度鍍鋅鋼絲
制造斜拉索用鋼絲的尺寸、形狀、重量、力學性能和化學成分的要求應符合《橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲》(GB/T 17101-1997)的規定，交付的成品鋼絲不應有接頭。南京長江二橋南汊橋成品鋼絲技術指標。
在高強度鍍鋅鋼絲生產過程中，監理工程師旁站檢測盤條的力學性能和化學成分，鋼絲的生產工藝以及生產廠家對成品鋼絲各項性能指標的自檢。同時，在生產現場，鋼絲的各項性能指標由主管按照20%的頻率平行抽查。全橋用鋼絲2060.72t，2097卷，監理工程師檢驗鋼絲497卷，判定不合格品36卷。
2.冷鑄錨具
斜拉索冷鑄錨具的錨杯和螺母采用35CrMo鍛鋼制成，錨具在表面鍍鋅前必須按《鍛鋼棒超聲波探傷》B級探傷方法(GB/TL 4162-91)逐根檢驗。相同規格的錨固構件應可互換。
錨杯螺母的制造工藝按以下程序進行:下料→鍛造→粗車→熱處理→超聲波探傷→精車→裝夾→磁粉探傷→鍍鋅→檢驗→成品入庫。從下料到超聲波探傷的工序在鍛件供應商上海電力設備有限公司鍛造分公司進行，其他工序在上海浦東電纜有限公司完成，上海浦江電纜有限公司首先對鍛件進行材料分析和機械性能測試，然後進行超聲波探傷。在廠家超聲波探傷合格的基礎上，監理工程師以20%的頻率進行超聲波探傷平行檢驗。本工程包括測試索錨具326套，監理抽查121套，全部合格。
3.其他材料
監理工程師檢查pe、冷鑄填料、密封材料、包裝帶的質保資料，同時進行PE的各種材料試驗。
四、斜拉索制造的質量控制
1.斜拉索的試制和測試
斜拉索批量生產前，應對材料、配方、工藝和生產程序進行試制，並進行靜載試驗。如果試驗達不到合格標準，應分析並找出原因，檢查材料質量，采取相應措施調整工藝，重新進行試驗，直至符合規定要求。靜載試驗主要研究斜拉索的斷裂荷載、斷裂伸長率和拉伸彈性模量。因為每根單絲的強度很難完全相同，所以拉索的張力不壹定均勻分布到每根鋼絲上。壹旦拉索中的鋼絲開始斷裂，拉索的強度就會達到極限。因此，斜拉索的破斷荷載不可能等於拉索中每根鋼絲的拉力之和，即斜拉索的實際破斷荷載總是略低於名義破斷索力，其中名義破斷索力是斜拉索名義截面與鋼絲標準強度的乘積。實際破斷拉力與名義破斷拉力的比值稱為斜拉索的效率系數。斜拉索的彈性模量受拉索中每根鋼絲的裝配形式影響。平行鋼絲繩是由幾根單絲組裝而成的。拉索被拉後，除了索中單絲的彈性伸長外，還有組裝結構的變形。所以平行鋼絲繩的彈性模量壹般低於單絲。由於平行鋼絲繩單絲組件結構相對簡單，且撚角小於4°，其彈性模量不小於單絲的95%。
本工程對三根斜拉索進行靜載試驗，試驗拉索規格分別為φ7*139、φ7*199、φ7*265。試驗索的制作滿足《斜拉橋用熱擠壓聚乙烯索技術規範》(JT/T6-94)和設計圖紙的要求，試件自由長度(試件自由長度)為。其斷裂荷載不應小於構成斜拉索的鋼絲的公稱斷裂荷載的95%，其靜載斷裂伸長率不應小於2%，其拉伸彈性模量不應小於190000Mpa。試驗後，斜拉索應在鋼索中部分斷裂，不應從錨具中拔出，斷絲率不應大於5%。本工程三根試驗電纜的技術性能指標均滿足設計要求。
在靜載試驗成功和國家質檢部門認可的139 ~ 265絲φ7組成的鋼絞線束疲勞試驗數據的基礎上，監理和有關人員審查了“南京長江二橋南汊橋斜拉索制造工藝文件”。
2.斜拉索的制造
(1)絞合、包裹、擠壓和切割
根據電纜的長度，將放出的鋼絲放入儲絲架，以壹定的牽引速度、繞籠速度和纏繞速度進行絞纏。鋼絲束應同心向左扭轉，最外層鋼絲的扭轉角為3±0.5°。單層纏繞的重疊寬度不應小於帶寬的1/3。拉索的所有保護層厚度偏差應控制在(1.0，-0.5)mm，外彩PE厚度為2.5±0.5mm，在每根電纜的切斷位置做好切斷標記，並根據切斷標記位置切斷電纜。成品鋼絲繩應保證鋼絲無接頭、無機械損傷，並滿足長度和繞包設置的要求。保護層應無斷裂、裂紋和缺口。
在這個過程中，隨著斜拉索直徑的增大，容易出現兩個問題。壹種是PE保護層厚度由於PE自重的影響，容易出現局部不均勻和偏心。另壹種是控制後，擠壓前，如果生產設備使斜拉索轉彎半徑變小，容易產生索股變形。監理工程師在生產過程中隨機檢查PE層的厚度。
(2)冷鑄錨的鑄造
註意保證鋼絲墩頭的質量，墩頭不得有橫向裂縫。冷鑄材料的成分要準確。鑄造每個冷鑄錨具的冷鑄材料時必須同時制作三個試件(試件尺寸30mm*30mm*30mm)，試件室溫強度應≥147MPa。應嚴格控制加熱和固化的程度、溫度和時間。
在這壹工序的生產過程中，監理工程師重點抽查了鋼絲墩的裂紋、冷鑄材料的強度和錨具的密封情況。160根纜索中，抽查了38根纜索，所有鋼絲墩均未發現裂縫。錨具的密封處理能滿足設計要求。冷鑄材料的平均強度為156.5MPa，但冷鑄材料的強度是離散的。
(3)預張拉測量錨板回縮值和索長。
制作多根帶錨具的拉索，錨具由連接件連接，在不在壹條直線上的拉索兩端錨具鑄件表面取三點，用深度遊標卡尺從錨杯端面測量其深度，並做好記錄和油漆標記。以1.4倍設計荷載預張拉斜拉索後，應重新測量三點標記處的深度，前後差值的平均值作為錨具的錨板回縮值，錨板回縮值不應大於5 mm。當超張拉卸載至僅20%時，用精度為1/5000的50m鋼卷尺，在鋼尺兩端施加50N的力測量長度偏差δ l應符合下列要求:① δ l ≤ 20mm(電纜長度L≤100m)，② δ l ≤ 0.0002l(電纜長度L > 100m)。
本工序生產過程中，監理工程師在廠家自檢的基礎上，隨機抽取錨板回縮值和斜拉索長度，* *在160根斜拉索中隨機抽取38根。拉索長度和錨板回縮值均滿足設計要求，張拉端和錨固端錨板回縮值平均值分別為65438±0.28mm和65438±0.58mm。
(4)成品的包裝、裝載和標記
纜體的包裝由尼龍紙、白布和防水彩色編織布制成。斜拉索兩端的錨具用塑料袋包裝，然後用防水彩色編織布包裹。斜拉索的盤繞內徑不應小於斜拉索直徑的20倍，也不應小於1.8m。制造合格的斜拉索應按照有關規定在指定位置上加蓋鋼印號並進行標記。每根拉索都掛有標誌，標明制造商名稱、生產日期、編號、規格、長度和重量。標誌應牢固地系在包裝層兩端的固定器上。工廠質檢部門和監理工程師共同對所有質量合格的電纜簽發“拉索質量保證證書”，並由監理工程師簽字。
五、拉索現場修復質量控制
現場掛索時，壹定要註意斜拉索的保護。該橋懸索過程中斜拉索的主要損傷是擦傷PE。對於斜拉索PE表面的小面積劃痕，深度小於3mm，用專用焊槍在損傷處覆蓋焊接相同的PE原材料，然後用電動砂輪機處理表面，使損傷處恢復到原來的保護層厚度，索面基本恢復到原來的平整狀態。對於更深更廣的損傷，修復面積大於lO平方厘米且深度大於3mm，使用加熱套進行修復。施工時，先在破損部位填充相同的PE原料，再用加熱套將PE原料熱熔，以補充破損的電纜縫隙。熱熔完成後，仍用電動研磨機處理表面，以恢復表面光滑度。
在斜拉索的修復過程中，要特別註意使用與原索顏色壹致、質量合格的PE材料，並註意操作時的加熱溫度，不要因溫度不夠而造成捏手現象，不要因溫度過高而使材料碳化，不要讓修復後的表面出現氣泡。
六、拉索永久保護質量控制
1.減振
采用了更多的方法來減小斜拉索的振動，在斜拉索端部的鋼管入口處設置了壹個附加阻尼支點，采用粘彈性高阻尼材料。粘彈性高阻尼材料是壹種合成橡膠，其阻尼值比普通橡膠大4 ~ 5倍。由這種材料制成的襯套嵌在斜拉索和斜拉索的鋼導管之間，形成阻尼支點。當斜拉索輕微振動時，阻尼襯套受到擠壓，吸收能量，起到減振作用。阻尼套管結構簡單，隱藏在斜拉索的鋼導管內，不影響斜拉索的外觀。安裝阻尼套時，必須註意使阻尼套與拉索和鋼管貼緊，並固定牢固。
2.錨地保護
如果斜拉索的錨固保護不好，預埋的鋼導管內會出現積水、雜物或銹蝕，不僅會嚴重影響斜拉索的使用壽命，還會嚴重影響斜拉橋的中期索力調整和以後的換索。該橋采用封閉式聚氨酯泡沫，填充在斜拉索錨具與預埋鋼導管之間的縫隙中，防止水分進入鋼導管。鋼導管內的發泡材料由特殊的聚醚、甲基苯基和多異氰酸酯聚合而成，然後自膨脹形成聚氨酯泡沫塑料，緊貼在索端鋼導管內壁和索體表面。該泡沫具有重量輕、吸水率極小、導熱系數低、阻氣性好、韌性好的特點。它能使索體表面的鋼與PE層附著成牢固的整體，隔離導管內的錨具不受雨水、濕氣等腐蝕介質的影響，長期防止索端錨具生銹。泡沫塑料容易清洗，比以前澆註水泥砂漿的方法更方便日後斜拉索的維護和更換。操作時，首先要註意用高壓氣體清除鋼導管內壁的浮銹和灰塵，並對鋼導管內壁進行清洗，保證泡沫塑料與管壁的良好附著。其次，註意梁上自下而上發泡，塔上自上而下發泡，保證泡沫塑料的密實性和管道的充分填充。對於泡沫塑料，要求目測無結焦、不流淌、無裂紋、無噪音，手壓後基本能恢復，無脆化、粘連、松動。
兩端錨具外露部分表面塗壹層錨具專用保護油脂，然後用不銹鋼護罩將錨具罩住。防護專用脂由礦物脂和適量樹脂組成，具有對金屬無腐蝕、常溫不粘手、80℃不流動、低溫不開裂的特性。在錨固面上均勻塗抹壹層油脂後，錨固面與大氣隔絕，可以達到錨固保護的目的；用不銹鋼護罩覆蓋，可防止油脂受損，導致錨具腐蝕。在操作過程中，要註意潤滑脂要完全融化，潤滑脂中不能有固體物質，潤滑脂塗抹要均勻，不能有泄漏。
在整個錨固保護過程中，監理工程師全程旁站。
七。結論
通過對南京長江二橋南汊橋斜拉索制作和保護的監理，我們有如下體會:
(l)在斜拉索工廠的制造過程中，常駐監督員監督原材料和斜拉索生產的全過程。通過這項工作，有效地消除了不合格的原材料，並能及時發現和糾正制造過程中的質量問題。因此，斜拉索工廠生產駐地監理是斜拉橋工程質量保證體系中不可或缺的壹部分。
(2)斜拉索制造過程中，需要特別註意的質量控制點有:錨具內部質量、冷鑄材料的冷鑄效果和PE材料的耐久性和成型性。
(3)斜拉索是斜拉橋的重要受力構件，斜拉索錨具的永久保護非常重要，在設計和施工中都需要特別註意。
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