摘要：本文詳細闡述了平行鋼絲索工廠(chǎng)制作、現場(chǎng)修補和永久防護的質(zhì)量控制的方法。通過(guò)對斜拉索的技術(shù)特點(diǎn)和施工方法的分析。提出在斜拉索創(chuàng )作、修補及防護過(guò)程中容易出現的質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：斜拉索 制作 修補 防護 質(zhì)量控制

　　一、引言

　　在歷史上，初始的斜拉索曾采用鐵鏈、鐵連桿來(lái)制作拉索，但這種做法，在當今已完全不可取�，F代斜拉索全部使用高強度鋼筋、鋼絲或鋼絞線(xiàn)制作拉索。當代斜拉橋對拉索的要求更高，幾乎一律使用高強度的鋼絲或鋼絞線(xiàn)制作拉索，軋制的粗鋼筋已被淘汰。拉索的防護手段，隨著(zhù)材料和工藝的進(jìn)步，也日趨簡(jiǎn)單有效。經(jīng)過(guò)數十年的不斷創(chuàng )新和淘汰，目前我國常用的拉索系統主要有以下兩種，一種是用熱擠高密度聚乙烯（PE）防護的平行鋼絲索配以環(huán)氧冷鑄墩頭錨系統，另一種是用熱擠PE防護的單股絞線(xiàn)組成平行的絞線(xiàn)索，兩端用不同于一般預應力鋼絞線(xiàn)的特殊的夾片錐形成群錨系統。在這兩種斜拉索中，我國絕大多數斜拉索采用的是平行鋼絲索。

　　70 年代，由前聯(lián)邦德國Leonhardt教授和瑞士的BBR公司研制的HiAm（High Amplitude）耐高應力幅錨具問(wèn)世。由于這種錨具具有很高的抗疲勞能力，日本在引進(jìn)了BBR公司的HiAm錨具的同時(shí)，進(jìn)一步發(fā)展了平行鋼絲索的生產(chǎn)技術(shù)，熱擠PE防護的平行鋼絲索就是首創(chuàng )于日本．我國在修建東營(yíng)黃河橋時(shí)，首次從日本進(jìn)口了這種拉索。在我國的斜拉橋建設中，早期拉索均在施工現場(chǎng)手工制作，經(jīng)過(guò)各方位或努力，已逐步走上了機械化、專(zhuān)業(yè)化、工廠(chǎng)化制索的道路�，F在，設計單位只要很暢設計需要，選用合適規格型號的拉索和錨具，就可直接到工廠(chǎng)訂貨。

　　平行鋼絲索是將若干根鋼絲平行并攏，同心同向作輕度扭絞，扭絞角2° ～4°，再用包帶扎緊，最外層直接擠裹PE護套作防護，這種索撓曲性能好，可以盤(pán)繞，具備長(cháng)途運輸的條件，宜于在工廠(chǎng)中機械化生產(chǎn)。目前平行鋼絲索普遍使用φ5或φ7鋼絲制作，要求鋼絲的抗拉強度不低于l600MPa.斜拉索防腐問(wèn)題，從斜拉橋誕生起就一直是人們關(guān)注的問(wèn)題，脫胎于

　　電線(xiàn)技術(shù)的熱擠PE 防護的方法至今已經(jīng)歷了二十余年的考驗，至今還沒(méi)有發(fā)現什么問(wèn)題。每一根斜拉索，都包括鋼索和錨具兩大部分。平行鋼絲索由于可以在工廠(chǎng)內制作并配裝錨具，不僅質(zhì)量得到保證，而且極大地簡(jiǎn)化了施工現場(chǎng)的工作。冷鑄墩頭錨是在錨杯錐形腔的后部設一塊鋼絲定位板，鋼索中的鋼絲通過(guò)錨杯后，再各各穿過(guò)定位板上的對應孔眼，墩頭就位，錨杯中的空隙，用特制的環(huán)氧混合料填充，環(huán)氧固化后，即和錨杯中的鋼絲結合成一個(gè)整體。環(huán)氧混凝合料中必須加入銹鋼丸，鑄鋼丸在混合料中形成承受荷載的構架，使鋼絲獲得錨固。由于環(huán)氧混合料的固化溫度不超過(guò)180℃，相對于450℃高溫下澆注的熱鑄錨而言，就被稱(chēng)為冷鑄錨，由于鋼絲的末端均被墩粗，所以稱(chēng)這種錨具為冷鑄墩頭錨或冷鑄錨。

　　配裝冷鑄錨的拉索具有優(yōu)異的抗疲勞性能，其耐疲勞應力幅達到200～250MPa，完全能滿(mǎn)足斜拉橋的要求。本世紀最大跨度的斜拉橋——主跨890m的多多羅大橋就是用394絲φ7的平行鋼絲索。

　　本文結合南京長(cháng)江第二大橋南汊橋斜拉橋制作和防護的監理工作，詳細闡述了平行鋼絲索工廠(chǎng)制作、現場(chǎng)修補和永久防護的質(zhì)量控制的方法。通過(guò)對斜拉索的技術(shù)特點(diǎn)和施工方法的分析，提出在斜拉索制作、修補及防護過(guò)程中容易出現的質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

　　二、工程概況

　　南京長(cháng)江第二大橋南汊橋橫跨南京市和八卦洲島之間的長(cháng)江江面，是一座雙索面五孔連續鋼箱梁斜拉橋，中跨628m，邊跨246.5m＋58.5m.索塔為上塔柱平行分離的倒Y形混凝土塔，塔總高195.4lm，上塔柱為斜拉索錨固區。主梁采用寬37.2m、高3.5m的扁平全焊鋼箱梁。

　　本橋所有斜拉索均為外裹PE 的高強度平行鋼絲索，最大拉索鋼絲根數為265絲，長(cháng)335.8m，重24.4t.斜拉索采用空間雙索面扇形索布置，全橋共160根索，主梁上標準索距為 15m，輔助跨為12m，斜拉索在塔上的錨固間距為1.75～2.5m.斜拉索采用直徑7mm的高強度低松弛鍍鋅鋼絲，鋼索斷面呈正六角形緊密排列，經(jīng)左旋輕度扭絞而成，兩端配以冷鑄錨，一端為固定端錨具，另一端為張拉端錨具，塔端為張拉端，梁端為固定端。全橋斜拉索共有五種類(lèi)型，與斜拉素類(lèi)型對應，冷鑄錨有五種規格，分別為：LM7-139、LM7-163、LM7-199、LM7-241、LM7-265，全橋共用冷鑄錨具320套。斜拉索的防腐設計為內層黑色PE、外層白色PE，在斜拉索制作過(guò)程中一次熱擠成形，黑色PE采用德國進(jìn)口材料，彩色PE為進(jìn)口原料，國內混料加工造粒。接拉索規格不同，黑色PE的厚度由7.4～9.2mm不等，灰白色PE厚度均為2.5mm.為了減輕斜拉索的振動(dòng)，在塔上設置減振橡膠塊，在梁上設置減振阻尼器。

　　南京長(cháng)江第二大橋建設指揮部委托鐵道部科學(xué)研究院工程監理部為南京長(cháng)江第二大橋斜拉索制作和防護工程的監理單位。

　　三、原材料的質(zhì)量控制

　　1.高強鍍鋅鋼絲

　　制造斜拉索的鋼絲的尺寸、外形、重量、力學(xué)性能以及化學(xué)成分的要求應符合《橋梁纜索用熱鍍鋅鋼絲》（GB/T17101-1997）的規定，在交貨的成品鋼絲中，不得有任何形式的接頭。南京長(cháng)江第二大橋南汊橋成品鋼絲技術(shù)指標。

　　在高強度鍍鋅鋼絲生產(chǎn)過(guò)程中，監理工程師對盤(pán)條的力學(xué)性能和化學(xué)成分試驗、鋼絲生產(chǎn)過(guò)程及制造廠(chǎng)家成品鋼絲各種性能指標的自檢進(jìn)行旁站。同時(shí)，在生產(chǎn)現場(chǎng)按20％的頻數對鋼絲的全部性能指標隨機進(jìn)行監理平行檢驗，全橋共用鋼絲2060.72t、2097盤(pán)，監理工程師對497盤(pán)鋼絲進(jìn)行了檢驗，有36盤(pán)被判為不合格產(chǎn)品。

　　2.冷鑄錨具

　　斜拉索冷鑄錨的錨杯和螺母采用35CrMo鍛鋼，錨具在表面鍍鋅前必須逐個(gè)按《鍛軋鋼捧超聲波檢驗方法》（GB/Tl4162-91）B級探傷。規格相同的錨具部件，應具有互換性。

　　錨杯和螺母的制作工藝是按下列程序進(jìn)行的：下料→鍛造→粗車(chē)→熱處理→超聲波探傷→精車(chē)→鉗作→磁粉探傷→鍍鋅→檢驗→成品入庫。從下料到超聲波探傷這些工序是在鍛件供貨單位——上海動(dòng)力設備有限公司鍛造分廠(chǎng)進(jìn)行的，其余各工序則在上海浦東纜索有限公司完成。上海浦江纜索有限公司對鍛件首先進(jìn)行材質(zhì)分析和機械性能試驗，而后再進(jìn)行超聲波探傷。在生產(chǎn)廠(chǎng)家超聲波探傷合格的基礎上，監理工程師按20％的頻數進(jìn)行超聲探傷的平行檢驗，本項目包括試驗索用錨具其326套，監理隨機抽檢121套，全部合格。

　　3．其他材料

　　監理工程師對PE、冷鑄填料、密封料、繞包帶的質(zhì)保資料進(jìn)行審查，同時(shí)對PE的各種材料試驗進(jìn)行旁站。

　　四、斜拉索制作的質(zhì)量控制

　　1．斜拉索的試制和試驗

　　斜拉索在成批生產(chǎn)前，應就材料、配方、工藝和制作程序進(jìn)行試制，并進(jìn)行靜載試驗。試驗如達不到合格標準，應分析查明其原因，檢驗材料質(zhì)量，采取相應的調整工藝的措施，重新進(jìn)行試驗，直至符合規定要求。在靜載試驗中，主要考查斜拉索的破斷荷載、破斷延伸率和抗拉彈性模量。由于各根單絲的強度很難完全相同，斜拉索的拉力，也不一定正好均勻分配給各根鋼絲，一旦索中鋼絲開(kāi)始斷裂，斜拉索的強度也就達到極限。所以，斜拉索的破斷荷載不可能等于索中各根鋼絲拉力的總和．即斜拉索的實(shí)際破斷荷載總是稍低于公稱(chēng)被斷索力，此處公稱(chēng)破斷索力為斜拉索公稱(chēng)截面和鋼絲標準強度的乘積。實(shí)際破斷索力和公稱(chēng)破斷索力之比，稱(chēng)為斜拉索的效率系數。斜拉索的彈性模量，受索中各根鋼絲集合形式的影響。平行鋼絲索是由若干單絲集合絞制而成，斜拉索受拉后，除索中單絲的彈性伸長(cháng)外，還有集合構造的變形，因此，平行鋼絲索的彈性模量，普遍低于單絲的彈性模量。由于平行鋼絲索單絲集合的構造比較簡(jiǎn)單，扭絞角不超過(guò)4°，所以．其彈性模量不低于單絲彈性模量的95％。

　　本項目一共做了3 根斜拉索的靜載試驗，試驗索的規格分別為φ7*139、φ7*199、φ7*265.試驗索的制作滿(mǎn)足《斜拉橋熱擠聚乙烯拉索技術(shù)條件》（JT/T6- 94）和設計圖紙的要求，試件的自由長(cháng)度（不包括錨固長(cháng)度的鋼絲長(cháng)度）不短于3m.對于靜載試驗索，其被斷荷載應不小于組成斜拉索的鋼絲標稱(chēng)破斷荷載的 95％，其靜載破斷延伸率應不小于2％，抗拉彈性模量應不小于190000Mpa，斜拉索經(jīng)試驗應在鋼索部分破斷，不得在錨具中撥出，斷絲率不大于5%.本項目3根試驗索全部技術(shù)性能指標都能夠滿(mǎn)足設計要求。

　　在靜載試驗成功和制造廠(chǎng)家提交了經(jīng)國家質(zhì)檢部門(mén)認可的由139～265絲φ7組成的鋼絲束疲勞試驗資料的基礎上，監理會(huì )同有關(guān)人員對“南京長(cháng)江第二大橋南汊橋斜拉索制造工藝文件”進(jìn)行了審查。

　　2.斜拉索的制作

　�。�1）絞制、繞包、擠塑和切斷

　　根據索長(cháng)進(jìn)行配長(cháng)下料，把下料好的鋼絲放人儲線(xiàn)架，配以一定的牽引速度、繞籠轉速及繞包轉速進(jìn)行絞制和饒包。鋼絲束應同心左向絞合而成，最外層鋼絲絞合角為3° ±0．5°。繞包單層重疊寬度不小于帶寬的1/3.斜拉索全部護層厚度偏差控制在（ 1.0，-0.5）mm，外層彩色PE厚度為2.5±0.5mm.在每根索的切斷處做切斷標記，按切斷標記位置進(jìn)行切割。制成的鋼索中應確保鋼絲無(wú)接頭、無(wú)機械損傷、符合長(cháng)度要求及包扎定形要求．防護層不應有斷裂、裂紋和刻痕。

　　在這一工序，隨著(zhù)斜拉索直徑增大，容易出現兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是由于PE自重的影響，PE防護層厚度容易產(chǎn)生局部不均勻、偏心現象。另一個(gè)是在統制后和擠塑前，如果生產(chǎn)設備致使斜拉索的回轉半徑較小，容易產(chǎn)生索股的變形。監理工程師在生產(chǎn)過(guò)程中對PE層厚度進(jìn)行了隨機抽查。

　�。�2）冷鑄錨的鑄造

　　注意保證鋼絲的墩頭質(zhì)量，墩頭不得有橫向裂紋。冷鑄材料配料應準確，每個(gè)冷鑄錨的冷鑄料在澆鑄時(shí)必須同時(shí)制作三個(gè)試件（試件規格30mm*30mm*30mm），試件強度在常溫下應≥147MPa.加溫固化應嚴格控制程度、溫度和時(shí)間。

　　在這一工序的生產(chǎn)過(guò)程中，監理工程師重點(diǎn)對鋼絲墩頭裂紋情況、冷鑄料強度和錨具的密封情況進(jìn)行了隨機抽查，在160根索中共抽查了38根索，全部鋼絲墩頭沒(méi)有發(fā)現裂紋，錨具的密封處理都能夠符合設計要求，冷鑄料強度的平均值為156.5MPa，但冷鑄料強度的離散性較大。

　�。�3）預張拉測錨板回縮值和索長(cháng)

　　使若干根制好錨的斜拉索通過(guò)連接部件相連，在拉索兩端錨具鑄體表面取三個(gè)不在同一直線(xiàn)上的點(diǎn)，用深度游標卡尺測其距錨杯端面的深度，作好記錄和油漆標記。對斜拉索施加1.4 倍的設計荷載的預張拉完畢后，復測三點(diǎn)標記處的深度，前后差的平均值作為該錨具的錨板回縮值，錨板回縮值應不大于5mm.在超張拉卸載至僅剩20％時(shí)，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(cháng)度，再換算為設計條件下的索長(cháng)，長(cháng)度偏差ΔL應符合以下規定： ①ΔL≤20mm（索長(cháng)L≤100m），②ΔL≤0.0002L（索長(cháng)L＞100m）。

　　在這一工序的生產(chǎn)過(guò)程中，監理工程師在制造廠(chǎng)家自檢的基礎上，對錨板回縮值、斜拉索長(cháng)度進(jìn)行了隨機抽查，在160根斜拉索中共抽查38根索，斜拉索長(cháng)度和錢(qián)板回縮值全部符合設計的要求，張拉端和錨固端錨板回縮值的平均值分別為1.28mm和1.53mm.

　�。�4）成品索包裝、上盤(pán)和標志

　　索體包裝采用尼龍紙 白布防水彩條編織布。斜拉索兩端錨具用塑料袋包裝后，再用防水彩條編織布包裹。拉索盤(pán)繞內徑不得小于20倍拉索直徑，也不小于1.8m.制成并合格的斜拉索，應按有關(guān)規定在指定位置上打上鋼印編號并涂以標記。每根斜拉索均掛有標牌，上面注明：制造廠(chǎng)家名稱(chēng)、生產(chǎn)日期、編號、規格、長(cháng)度和重量。標牌應牢固地系于包裝層的兩端錨具處。凡質(zhì)量合格，并經(jīng)監理工程師簽認合格的斜拉索，由廠(chǎng)質(zhì)檢部門(mén)與監理工程師共同簽發(fā)“斜拉索質(zhì)保書(shū)”。

　　五、斜拉索現場(chǎng)修補的質(zhì)量控制

　　在現場(chǎng)掛索時(shí)，一定要注意對斜拉索的保護，本橋在掛索時(shí)對斜拉索的損傷主要是將PE 劃傷。對于斜拉索PE表面小面積的劃傷，深度在3mm以下，用專(zhuān)用焊槍將相同的PE原料覆蓋并焊接在損壞處，再用電磨機進(jìn)行表面處理，使損壞處恢復原有的護層厚度，并使索表面基本恢復原有平整狀態(tài)。對于比較深、范圍較大的損壞，修復面積大于lO平方厘米，深度在3mm以上，采用加熱套管進(jìn)行恢復。施工時(shí)，先將相同的PE原料填充在受損部位，然后用加熱套管使PE原料熱熔補充在損壞的拉索缺口上，熱熔完成后仍用電磨機進(jìn)行表面處理，恢復表面平整。

　　斜拉索修補過(guò)程中，應特別注意采用與原索相同色彩、質(zhì)量合格的PE料進(jìn)行修補，操作時(shí)要注意加熱溫度，既不能因溫度不足而產(chǎn)生夾生現象，更不容許因溫度過(guò)高而發(fā)生材料炭化，修復表面不允許出現氣泡。

　　六、斜拉索永久防護的質(zhì)量控制

　　1.減振

　　斜拉索減振采用較多的辦法是用粘彈性高阻尼材料在斜拉索端部鋼導管的入口處設置一個(gè)附加阻尼支點(diǎn)。粘彈性高阻尼材料是一種合成橡膠，其阻尼值比一般橡膠大4～5 倍。用這種材料制作襯套，嵌在斜拉索和斜拉索鋼導管之間構成阻尼支點(diǎn)后，斜拉索稍有振動(dòng)，阻尼襯套就受到擠壓并吸收能量，發(fā)揮減振作用。阻尼襯套構造簡(jiǎn)單，隱藏安裝在斜拉索鋼導管內，對斜拉索的外觀(guān)無(wú)任何影響。在阻尼襯套安裝時(shí)，必須注意使阻尼襯套與斜拉索及鋼導管之間密貼并且固定牢固。

　　2.錨具的防護

　　如果對斜拉索的錨具不進(jìn)行較好的防護，讓預埋鋼導管內積水、進(jìn)雜物或錨具發(fā)生銹蝕，不僅嚴重影響斜拉索的使用壽命，而且嚴重影響斜拉橋中期索力調整及將來(lái)的換索工作。本橋采用封閉性聚氨酯發(fā)泡，填充在斜拉索錨具與預埋鋼導管的間隙內，防止水分進(jìn)入鋼導管。鋼導管內發(fā)泡材料采用特制的聚醚與多次甲基苯基、多異氨酸酯的聚合反應后，自我膨脹而形成與索端鋼導管內壁和索體表面緊密的聚氨酯發(fā)泡塑料。該泡沫塑料具有質(zhì)量輕、吸水性特小、低導熱性、隔氣性好、較好的韌性等特點(diǎn)。能使鋼材和索體表面PE層粘合成較牢固的整體，使導管內的錨具與雨水、潮氣及其他腐蝕介質(zhì)相隔離，能在較長(cháng)時(shí)間內防止索端錨具銹蝕。泡沫塑料易于清理，相對于以前采用的灌注水泥砂漿的方法來(lái)說(shuō)，更便于將來(lái)斜拉索的維護和更換。在操作過(guò)程中，首先注意用高壓氣體除去鋼導管內壁上的浮銹和灰塵，將鋼導管內壁清理干凈，確保泡沫塑料和管壁粘合良好。其次注意梁上發(fā)泡由下至上．塔上發(fā)泡由上至下，保證泡沫塑料的密實(shí)性及管內全部填充。對于泡沫塑料，要求目測無(wú)焦化、無(wú)流淌、無(wú)裂縫、無(wú)雜色，手撳后能基本復原，無(wú)脆化粘連現象，無(wú)酥松現象。

　　在兩端錨具外露部分的表面涂刷一層錨具專(zhuān)用的防護油脂，然后在錨具外加蓋不銹鋼護罩。防護專(zhuān)用油脂由礦物油脂及適量的樹(shù)脂組成，它具有對金屬無(wú)腐蝕、常溫下不粘手、80℃下不流淌和低溫下不開(kāi)裂的性能。在錨具表面均勻地涂刷一層油脂后，錨具表面與大氣隔離，可達到錨具防護的目的；加蓋不銹鋼護罩可防止油脂被損壞而導致錨具銹蝕。在操作過(guò)程中應注意油脂融化要徹底，油脂內無(wú)固體物，油脂涂刷要均勻，無(wú)漏涂現象。

　　在整個(gè)錨具防護過(guò)程中，監理工程師進(jìn)行了全過(guò)程的旁站。

　　七、結語(yǔ)

　　通過(guò)南京長(cháng)江第二大橋南汊橋斜拉索制作和防護工程的監理工作，有以下一些體會(huì )：

　�。╨）在斜拉索工廠(chǎng)制作過(guò)程中，駐廠(chǎng)監理對原材料和斜拉索制作進(jìn)行了全過(guò)程的監理，通過(guò)這一工作，有效地排除了不合格的原材料，對制作過(guò)程中出現的質(zhì)量問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現，及時(shí)糾正，所以說(shuō)，斜拉索工廠(chǎng)制作的駐廠(chǎng)監理是保證斜拉橋工程質(zhì)量質(zhì)保體系中不可缺少的一環(huán)。

　�。�2）在斜拉索制作過(guò)程中，需要特別注意的質(zhì)量控制點(diǎn)有：錨具的內在質(zhì)量、冷鑄料的冷鑄效果和PE料的耐久性及成形情況

　�。�3）斜拉索作為斜拉橋重要的受力構件，斜拉索錨具的永久防護至關(guān)重要，在設計和施工兩方面，都需特別予以重視。