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悬索桥用钢丝绳吊索制作工艺

作者: 4166am金沙登录 编辑: 4166金沙手机官网 来源:www 4166am.com 发布日期:2020-05-26 12:08
信息摘要:
钢丝绳吊索是悬索桥连接主缆索夹与加劲梁的组装件-21。钢丝绳吊索长期承受桥梁静载,路面车辆运行和风振造成的脉动循环载荷应力,以及日光照射和雨水侵蚀,因而要求钢丝绳吊索
      钢丝绳吊索是悬索桥连接主缆索夹与加劲梁的组装件-21。钢丝绳吊索长期承受桥梁静载,路面车辆运行和风振造成的脉动循环载荷应力,以及日光照射和雨水侵蚀,因而要求钢丝绳吊索具有较高的强度、良好的耐疲劳性能和耐候能力,高而稳定的弹性模量,以及长期稳定而精确的索长。笔者对悬索桥用钢丝绳吊索长期稳定的长度控制、制作过程精确的长度控制以及制作工艺技术进行研究,并将研究成果应用于生产实践进行验证。

1悬索桥用钢丝绳吊索的特点及要求
悬索桥是经济快速的建造千米以上大跨度桥梁的结构形式(图1),具有用钢量较省、架设施工简便、无风险、耐久性好、养护费用低等特点-6]。
悬索桥用钢丝绳吊索特点:(1)较高的强度级别及承载能力;(2)较好的耐疲劳性能;(3)较好的耐候能力;(4)高而稳定的弹性模量。
悬索桥用钢丝绳吊索要求:(1)长期稳定而精确的长度;(2)制作过程精确的长度控制。吊索钢丝绳各钢丝、各绳股之间没有任何永久的硬性连接,只能依靠捻制预变形形成的空间“螺旋”曲线紧紧组合在一起,外力及钢丝和绳股自身的弹性极易改变钢丝绳的捻制状态,使钢丝绳的结构和长度发生变化,给有极高长度精度及长度稳定性要求的钢丝绳吊索制作带来许多困难。

2悬索桥用钢丝绳吊索生产设计方案
2.1提高吊索结构稳定性的设计吊索结构稳定性生产工艺流程:钢丝绳预张拉→弹性模量测量一定尺及着色下料一卷取→浇铸先浇铸端(即轮面)→顶压一→长度调整、修正及着色标记→(压铸锥形铸块),浇铸后浇铸端(即轮底)→顶压一长度校核及两端又形耳板调整→塑料包装带缠绕、卷取一制作缓冲器→检验→成品包装。
利用WINDOWSXP平台上的钢丝绳结构设计软件ROPEDESIGN,进行吊索钢丝绳的配丝、捻向和捻距搭配计算,使吊索钢丝绳结构紧密、扭矩合理,从而使钢丝绳自身的结构稳定性较好,具体参数见表1。
吊索钢丝绳的生产必须采用有效的工装,使其预变形充分而不过量。为了防止外力或者残余应力造成钢丝绳结构发生变化,设计了图2所示的卡具固定钢丝绳的绳头。
该结构设计方案.吊索钢丝绳的扭矩系数非常小,仅为0.0036697,说明钢丝绳绳股捻距、捻向的搭配使钢丝绳扭矩基本平衡,再辅以有效的工装进行生产,钢丝绳的残余应力能得到很好的消除,钢丝绳的结构稳定性非常好。
2.2消除吊索钢丝绳结构伸长的设计钢丝绳在承受轴向载荷时,会随着载荷和时间的增加而伸长,这种伸长包括弹性伸长和结构伸长(非弹性变形)。吊索钢丝绳不许有结构伸长现象存在,否则悬索桥的桥面弧线会随着时间改变,给大桥的安全和寿命带来危害。吊索钢丝绳通常采用预张拉消除其结构伸长。
2.2.1预张拉前准备
(1)钢丝绳预张拉前必须对预张拉设备进行检查、维修,保证各运动部件灵活,钢丝绳不得黏附任何异物,各计量仪器示值准确并在检定有效期内。
(2)钢丝绳张拉前,认真检查待张拉钢丝绳的表面状况、绳径、捻向、捻距是否与生产工艺内容一致,压线瓦孔型尺寸是否符合相关技术要求。
2.2.2预张拉技术要求
预张拉采用直拉方式进行,每段钢丝绳预张拉不低于3次,预张拉力为吊索钢丝绳最小破断拉力的55%,持荷时间60min。钢丝绳最后2次预张拉的非弹性变形量之差不大于预张拉长度的0.015%
时,达到要求1。
2.2.3预张拉加载及结构伸长量测量(l)当钢丝绳从松弛状态加载到钢丝绳最小破断拉力的5%时,停止加载,在两端瓦口处作好标记.然后按照图3所示.在两瓦口间取一段长度为S的钢丝绳,用细着色笔做好A,B点标记,用激光测距仪测量其长度来考核样本长度S(90m≤S<100m,数值精确到毫米,尽可能接近100m,且全段必须是未预张拉过的钢丝绳)。
(2)继续加载到的钢丝绳最小破断拉力的55%,持荷60min后,缓慢卸载至松弛态,保持2~3
min,再加载到钢丝绳最小破断拉力的5%,用激光测距仪测量第1次预张拉后的长度S,(即A,B间距离),第1次预张拉结束。
(3)按公式(S。一S.2×100%计算(计算结果小于0.015%为合格),并作好记录,该段钢丝绳预张拉结束。
(4)依次重复(1),(2),(3)各步骤,完成第2,
3.…n段吊索钢丝绳预张拉及其测量。
2.3定尺下料过程长度精确控制设计
2.3.l长度测量及修正
2.3.1.1长度测量
钢丝绳预张拉处理合格后,在钢丝绳承受设计恒载条件下,采用Leica DISTOE激光测距仪(仪器精度±5/100000)进行长度测量。
2.3.l.2长度修正
为提高钢丝绳吊索的长度精度,还应考虑测量环境温度的影响,按照高碳钢在10~50℃时的热膨胀系数(a=10.87xl0/℃),将测量长度修正为设计温度、恒载条件下的标准长度。温度修正公式如下。
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:——测量时的实际环境温度,℃;to——设计温度,一般取20℃;
1—一钢丝绳承受设计定尺载荷下测量的长度,mm;Lo——设计条件下钢丝绳的理论长度,mm。
2.3.2长度尺寸及方向着色标记要求
吊索用钢丝绳长度测量并修正到设计长度后,必须按图4进行长度及方向的着色标记。方向标注是为了避免钢丝绳受外力作用绕自身轴线旋转而造成吊索钢丝绳长度变化。

(1)图4中尺寸由设计单位提供。
(2)标记点名称:DI,D7为吊索两端(绳头、绳尾)锚杯端面标记点,D4为吊索中点。
(3)着色标记的要求:从一端开始,依次测量、修正图4中各段长度,用快干油漆清晰地喷涂各标记点。红色或黑色单色标记点宽20mm,红/黑双色标记点的宽度为40mm。
(4)标记点颜色:D1用红色油漆标记,D7用黑色油漆标记,D4点为红/黑双色标记(靠D1一侧为红色,靠D7一侧为黑色)。
2.3.3吊索钢丝绳两端绳头的处理按设计长度定尺、着色、下料的吊索钢丝绳两端应用细铁丝捆扎,捆扎长度不得小于3倍的钢丝绳直径,且每端捆扎带不得少于2个,两捆扎带之间的距离为钢丝绳直径的2倍,采用砂轮锯切割下料。
2.4锚头浇铸过程长度精确控制设计吊索钢丝绳进行长度测量、修正和着色标记后,进行锚杯与钢丝绳连接的热浇铸,然后进行缓冲器、锥形铸块制作和外观尺寸检查。
钢丝绳吊索锚杯热浇铸制作工艺流程:帚头清洗→帚头、钢丝绳和锚头的定位→锚头的预热→锌铜熔融金属的制备及浇铸→冷却→顶压检查→外观质量检查、标识。
吊索锚杯及其他材料技术要求:锚杯、叉形耳板、销轴、锌键、铜等构件和材料的制造或供应单位,必须具有相应的制造、检验资质,供方交付时必须同时提供质量保证书和检测报告。
锚杯与钢丝绳连接的热浇铸过程如下。
(1)用干净的软布擦净吊索切断点两侧钢丝绳表面,擦拭长度约3m。切割线两侧用01.0mm镀锌铁丝作临时捆扎,每段捆扎长度为30mm;捆扎区先用石棉绳将股与股间的缝隙填平,以防熔融金属流出,然后用镀锌铁丝分3段捆扎,每段捆扎100
mm,间距50mm。
(2)清除锚杯内壁污物,并将足够长度的绳头表面用塑料布包覆,以防在穿过锚杯时损伤。拆开散头段钢丝绳中的各股及股中的钢丝,形成帚头状,帚头的叉开角(从钢丝绳垂线向外)不超过45°。将帚头朝下,用四氯乙烯对钢丝表面进行彻底清洗和脱脂。在清洗和脱脂过程中应确保水和清洗剂不浸入帚头内,清洗、脱脂后的帚头用热风机进行快速烘干。
(3)带头烘干后,帚头顶端用镀锌铁丝缠绕定形,其形状与锚杯浇铸孔相似。将锚杯移向帚头,使其锚杯底部端面与锚杯端面标记点对齐。锚杯用专用加热设备进行预热,预热温度控制在(100士10)℃。将钢丝绳固定在热浇铸支座上,使钢丝绳轴线与锚杯轴线成一条直线。
(4)用石棉绳将锚杯颈部密封,以防合金流出。
按w(Zn):tw(Cu)=98:2配制并熔化锌铜合金。
合金熔融时最高温度控制在600℃,当温度降至(460±10)℃时进行浇铸,合金凝固时锚杯顶部产生的收缩,应及时浇铸足够的合金来填充。合金浇铸的密实度用顶压试验进行检测,顶压外移量按3mm预留。

3结语
(1)钢丝绳吊索的结构稳定性方案、结构伸长处理方案、定尺下料过程长度精确控制方案设计合理,参数准确,工艺可行。
(2)钢丝绳吊索制作工艺应用于工程实践,能完全满足悬索桥用钢丝绳吊索的要求。

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