【摘要】由于南京長江第二大橋本身的特點，對斜拉索制作提出了更高的質(zhì)量要求。本文主要介紹南京長江第二大橋斜拉索的制作及其檢測，從原材料直至成品，確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到精品工程的要求。
【關(guān)鍵詞】南京二橋
斜拉索 準(zhǔn)備 制作 檢測
一、概況
南京長江第二大橋位于長江在南京河段的八卦洲汊道處。其中南汊主航道橋為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉索橋，主跨628m，每一索面由20對斜拉索組成，全橋共80對，主塔處拉索從左至右的編號為
A20～A1和 J1～J20。最大索長 333.494m，最小索長 99.219m。全橋斜拉索有五種規(guī)格，分別為
SNS／S-7 X 139， 163，
199，241，265，一端為張拉端，另一端為固定端。全橋共用鋼絲約2244t。
二、斜拉索主要技本要求
1.主要原材料
（l）原材料
a.高強度鋼絲
鋼絲強度等級為1670MPa，低松馳，鍍鋅后鋼絲直徑為7mm。具體技術(shù)要求見表1。
b．錨具
每套冷鑄錨具由錨杯、螺母、錨板、連接筒、擋圈、0型圈、透蓋等幾部分組成。錨杯及螺母所用鍛件材質(zhì)應(yīng)符合YB/T036.7-92中
35CrMo牌號的有關(guān)規(guī)定。其他各部件的材料符合相應(yīng)國家或部頒標(biāo)準(zhǔn)。鍛件須進行超聲波探傷檢驗，評定質(zhì)量按
GB/T4162-91中
A級要求執(zhí)行；表面進行磁粉探傷，其應(yīng)符合JB3965中201條與202條中Ⅱ級的要求。同一規(guī)格錨具的相同部件應(yīng)具有互換性。錨具表面鍍鋅處理，鍍鋅厚度為10～40μm進行鍍鋅處理，鍍鋅后須脫氫處理。
c.高密度聚乙烯
南京二橋斜拉索為雙護層型，內(nèi)層為黑色高密度聚乙烯，外層為白色高密度聚乙烯。具體技術(shù)要求見表2、表3。
2.成品拉索主要技術(shù)要求
斜拉索應(yīng)符合《斜拉索熱擠聚乙烯拉索技術(shù)條件》（JT／T6-94）及以下要求：
（l）成品索的抗拉彈性模量應(yīng)不小于1.9*105MPa；
（2）斜拉索的長度誤差應(yīng)符合：ΔL＜0.0002L；
（3）斜拉索成品表面不應(yīng)有深lmm的刻痕，不應(yīng)有面積大于300mm2的損傷；
（4）應(yīng)對每根斜拉索進行預(yù)拉以消除其非彈性延伸值和斜拉索受力后延伸不一致的影響。預(yù)拉時所施預(yù)拉力取設(shè)計恒載索力的
1.3～ 1.5倍，施力持續(xù)時間 10～
15min。在預(yù)拉斜拉索時應(yīng)測定其在設(shè)計恒載時的彈性延伸值并與計算值進行校核；
（5）每根斜拉索還需進行長度復(fù)測。可在預(yù)拉卸載至20％時，測量索長，再換算為設(shè)計條件下的索長。長度誤差應(yīng)符合要求；
（6）批量生產(chǎn)前應(yīng)取3根試件進行靜載破斷試驗，試件長度（不包括錨固長度）不短于3m，規(guī)格為
SNS/S- 7 X 139，
199，265各一根。破斷荷載應(yīng)不小于組成斜拉索的鋼絲標(biāo)稱破斷荷載的95％，其靜載破斷延伸率應(yīng)不小于2％。
三、正式生產(chǎn)前的準(zhǔn)備
（1）在前些年，我公司與同濟大學(xué)就著手開發(fā)斜拉索風(fēng)振雨振大科研項目，取得了一定的科研成果。此次，我公司又委托同濟大學(xué)就南京二橋斜拉索做了風(fēng)（雨）振動分析及控制方案，即采用液壓阻尼器來減少斜拉索的振幅以達(dá)到減少和阻止斜拉索大幅度振動的目的，現(xiàn)已被南京二橋指揮部及設(shè)計所采納。
（2）根據(jù)設(shè)計對斜拉索外層PE的新要求，對原拉索的外徑進行了調(diào)整（表4）。
3.原設(shè)計斜拉索梁端錢具為叉耳銷軸式，后改為錨杯螺母式。同時，由于拉索外徑的調(diào)整，及設(shè)計未考慮連接筒外徑須精加工，冷鑄錨具連接筒外徑也作相應(yīng)調(diào)整（表5）。
4.工藝上的準(zhǔn)備
（1）由于拉索外徑為非常規(guī)尺寸，原有的擠塑模心模套已不適用。為此，我們根據(jù)拉索的外徑。每層PE的厚度，重新設(shè)計模心模套，力求選取最合適的PE拉伸比。
（2）南京二橋最長的斜拉索為
335.743m，超出了我公司常規(guī)的拉索張拉長度，故在超張拉工序上須改變方式。我們在張拉生產(chǎn)線的北端撤除了一根工具索，將成品拉索直接與張拉橫梁相連，改進張拉傳感器的固連方式。
四、斜拉索的制作
1.錨具的加工制作
（1）
錨具的加工工藝流程
（2）錨杯鍛件的熱處理工藝曲線圖（圖1）
（3）螺母鍛件的熱處理工藝曲線圖（圖2）
2.斜拉索的制作
（1）斜拉索工藝流程圖（圖3）
（2）根據(jù)索長及工況進行配長下料。將下料后的鋼絲置于儲線架上，由牽引機牽引，經(jīng)
絞線機同向左捻3°士0．5°。扭絞角可按最外層鋼絲的扭絞節(jié)距測定，按下式計算：
α=arctan[π(d-φ)/l]
式中α--鋼絲束扭絞角（°）；
φ--單根鋼絲直徑（mm）；
d--鋼絲束最大外接圓直徑（mm）；
l－－最外層鋼絲扭絞節(jié)距（mm）。
（3）用高強度復(fù)合帶繞包經(jīng)扭絞后的鋼絲束，繞包單層重疊寬度應(yīng)不小于帶寬的1/3。繞包層數(shù)視規(guī)格而定。
（4）將繞包后的鋼絲束通過牽引進入擠塑機雙機頭，裹以熱擠高密度聚乙烯。在擠塑前調(diào)整編心，使護層厚度偏差控制在（+1.0，-0.5）mm。為達(dá)到較理想的護層PE性能，在擠塑后使索體通過-段熱水槽后再進人冷卻水槽。
（5）制錨。將鋼絲穿入錨板就位，在鋼絲端都進行液壓冷域，鋼絲域頭后將撤頭壓齊，住人冷鑄料，固化。其錨固機理為：在鋼絲端部設(shè)置一塊錨板，使鋼絲端部墩粗，錨杯內(nèi)灌注特制的環(huán)氧混合料，即冷鑄料，在環(huán)氧混合料中有一定配比的鑄鋼丸，拉索受拉時，鑄鋼丸在混合料中形成承受荷載的構(gòu)架，使錨板絲板產(chǎn)生一定位移，形成楔形原理，鑄鋼丸受到錨杯內(nèi)壁的擠壓，對錨杯中鋼絲形成嚙合，使鋼絲獲得錨固。我們通過大量的試驗和計算，表明環(huán)氧混合料的承受壓力在100MPa左右就能達(dá)到錨固的要求。
（6）密封處理。密封料+密封圈+熱收縮套管。
（7）為確保錨具質(zhì)量，達(dá)到真正的錨固效果，在制錨完成后，對每根拉索進行超張拉試驗。在超張拉前后用深度游標(biāo)卡尺測錨板三點標(biāo)記的深度，前后差的平均值作為該錨具錨板的回縮直；回縮值應(yīng)不大于5mm。
（8）在超張拉卸載至僅剩20％時，用精度為1／5000的50m鋼卷尺，在鋼尺的兩端施加
50N的力，測量拉索長度，再換算為設(shè)計條件下的索長，長度偏差應(yīng)ΔL應(yīng)符合以下規(guī)定：
索長L≤100m，ΔL≤20mm；
索長
L＞
100m，ΔL≤0.0002L。
（9）索體包裝。尼龍紙+白布+防水彩條編織布。拉索以成盤形式包裝，拉索兩端錨具用塑料袋包裝后，再用防水彩條編織布包裹。每根拉索均掛有合格證，上面注明：制造廠家工程名稱、生產(chǎn)日期、編號、規(guī)格、長度和重量，合格證標(biāo)牌應(yīng)牢固地系于包裝層的兩端錨具處。
五、斜拉索的檢測
1.原材料的檢測
（1）鋼絲的進貨檢驗
高強度鍍鋅鋼絲是斜拉索最主要的原材料之一，其質(zhì)量相當(dāng)關(guān)鍵。為此，在鋼絲供貨廠家檢驗的基礎(chǔ)上，我公司在每批次中抽取5％進行進貨檢驗來保證質(zhì)量，檢驗項目有：鋼絲直徑、抗拉強度、屈服強度、延伸率、彈性模量、反復(fù)彎曲、鋅層重量、硫酸銅試驗、鋅層附著性等。經(jīng)過幾個批次的檢驗，結(jié)果表明，用于南京二橋大鋼絲完全滿足設(shè)計要求，主要技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計結(jié)果如下：
（2）錨具的檢驗
錨具的檢驗主要包括外形尺寸、化學(xué)成分、機械性能、探傷、表面質(zhì)量的檢驗。外形尺寸主要是錨具的螺紋檢驗，因錨具的傳力部位是梯形螺紋部分，故對其要求也特別高。外螺紋的公差帶為7e，內(nèi)螺紋的公差帶為7H，其既要保證強度，又要保證裝配容易。為保證螺紋的精度要求，我們對每種規(guī)格的螺紋配以止通規(guī)，每副止通規(guī)我們請上海緊固件研究所進行檢測標(biāo)定。
對錨具而言強度要求是一關(guān)鍵指標(biāo)，在計算強度保證的前提下，化學(xué)成分及機械性能指標(biāo)控制尤為關(guān)鍵。因此，我們對錨杯、螺母鍛件按批次進行小樣的機械性能測試及化學(xué)成分檢驗，確保錨杯、螺母的材質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求的機械性能指標(biāo)。同時，為改善材質(zhì)的機械性能，在粗加工后須進行對錨杯和螺母進行調(diào)質(zhì)熱處理，而熱處理結(jié)果的最終控制手段是通過工件表面的硬度測試，錨杯調(diào)質(zhì)硬度嚴(yán)格控制在HB230－270范圍內(nèi)，螺母調(diào)質(zhì)硬度嚴(yán)格控制在HB210-250范圍內(nèi)，南京二橋錨具硬度測試的結(jié)果完全符合設(shè)計要求。硬度測試的具體方法為：每一工件測試三點，測試部位見圖4所示。
對錨具的磁粉探傷和超聲波探傷我們請上海材料研究所進行100％檢測，先在錨具初加工調(diào)質(zhì)熱處理后進行超聲波探傷，再在精加工后對錨具表面進行磁粉探傷，若發(fā)現(xiàn)不合格馬上給予剔除，對合格品上海材料研究所出具檢測報告，保證用于南京二橋的錨具100％合格。南京二橋的錨具表面為電鍍鋅處理，為消除氫脆現(xiàn)象，我們對每套錨具進行脫氫處理，并通過應(yīng)力環(huán)試驗檢測其氫脆性。
2.拉索的檢側(cè)
由于拉索的特殊性，一旦發(fā)現(xiàn)不合格項，整根拉索報廢。為此，每一道工序的初檢復(fù)檢須相當(dāng)認(rèn)真仔細(xì)。南京二橋成品拉索的檢測項如表6所示。
另外，為防范鋼絲、拉索護層在運輸、施工過程受損，在生產(chǎn)過程中，改進鋼絲的吊裝方式，廢除原有的鐵勾，改為軟吊裝；在拉索正式出廠前，我們對每根拉索撤除原有的外包裝，進行表面護層的最終檢測，合格后重新包裝。另外，在鋼盤的硬接融部位，襯以較質(zhì)物，防止由于碰撞使PE護層受損。
六、斜拉索的試驗
為保證拉索制作質(zhì)量及驗證制索工藝的可行性，在正式生產(chǎn)或生產(chǎn)過程前須對3根試件進行治載砍斷試驗，每根試件凈長為3900mm。試驗結(jié)果完全達(dá)到設(shè)計要求，具體見表7。
七、結(jié)束語
通過我公司對南京二橋拉索制作項目的精心組織、精心施工、精心管理、精心安排，斜拉索質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計要求。同時，通過南京長江第二大橋斜拉索的制作生產(chǎn)，使我公司斜拉索生產(chǎn)工藝更加合理、完善，在質(zhì)量上更勝一籌。在今后，我公司將以南京二橋精品工程的制作經(jīng)驗運用于每一個工程項目，為我國橋梁事業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻。
