【摘要】由于南京長(zhǎng)江第二大橋本身的特點(diǎn)，對(duì)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(zhǎng)江第二大橋斜拉索的制作及其檢測(cè)，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(cè)

一、概況
南京長(zhǎng)江第二大橋位于長(zhǎng)江在南京河段的八卦洲汊道處。其中南汊主航道橋?yàn)殡p塔雙索面鋼箱梁斜拉索橋，主跨628m，每一索面由20對(duì)斜拉索組成，全橋共80對(duì)，主塔處拉索從左至右的編號(hào)為 A20～A1和 J1～J20。最大索長(zhǎng) 333.494m，最小索長(zhǎng) 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(qiáng)度鋼絲
鋼絲強(qiáng)度等級(jí)為1670MPa，低松馳，鍍鋅后鋼絲直徑為7mm。具體技術(shù)要求見(jiàn)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(hào)的有關(guān)規(guī)定。其他各部件的材料符合相應(yīng)國(guó)家或部頒標(biāo)準(zhǔn)。鍛件須進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)，評(píng)定質(zhì)量按 GB/T4162-91中 A級(jí)要求執(zhí)行；表面進(jìn)行磁粉探傷，其應(yīng)符合JB3965中201條與202條中Ⅱ級(jí)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(jìn)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(hù)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(jiàn)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(zhǎng)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(duì)每根斜拉索進(jìn)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(shí)所施預(yù)拉力取設(shè)計(jì)恒載索力的 1.3～ 1.5倍，施力持續(xù)時(shí)間 10～ 15min。在預(yù)拉斜拉索時(shí)應(yīng)測(cè)定其在設(shè)計(jì)恒載時(shí)的彈性延伸值并與計(jì)算值進(jìn)行校核；
（5）每根斜拉索還需進(jìn)行長(zhǎng)度復(fù)測(cè)?？稍陬A(yù)拉卸載至20％時(shí)，測(cè)量索長(zhǎng)，再換算為設(shè)計(jì)條件下的索長(zhǎng)。長(zhǎng)度誤差應(yīng)符合要求；
（6）批量生產(chǎn)前應(yīng)取3根試件進(jìn)行靜載破斷試驗(yàn)，試件長(zhǎng)度（不包括錨固長(zhǎng)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(jì)大學(xué)就著手開(kāi)發(fā)斜拉索風(fēng)振雨振大科研項(xiàng)目，取得了一定的科研成果。此次，我公司又委托同濟(jì)大學(xué)就南京二橋斜拉索做了風(fēng)（雨）振動(dòng)分析及控制方案，即采用液壓阻尼器來(lái)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(dòng)的目的，現(xiàn)已被南京二橋指揮部及設(shè)計(jì)所采納。
（2）根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)斜拉索外層PE的新要求，對(duì)原拉索的外徑進(jìn)行了調(diào)整（表4）。

3.原設(shè)計(jì)斜拉索梁端錢(qián)具為叉耳銷軸式，后改為錨杯螺母式。同時(shí)，由于拉索外徑的調(diào)整，及設(shè)計(jì)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(jì)模心模套，力求選取最合適的PE拉伸比。
（2）南京二橋最長(zhǎng)的斜拉索為 335.743m，超出了我公司常規(guī)的拉索張拉長(zhǎng)度，故在超張拉工序上須改變方式。我們?cè)趶埨a(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(jìn)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(zhǎng)及工況進(jìn)行配長(zhǎng)下料。將下料后的鋼絲置于儲(chǔ)線架上，由牽引機(jī)牽引，經(jīng)
絞線機(jī)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(cè)定，按下式計(jì)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(qiáng)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(guò)牽引進(jìn)入擠塑機(jī)雙機(jī)頭，裹以熱擠高密度聚乙烯。在擠塑前調(diào)整編心，使護(hù)層厚度偏差控制在（+1.0，-0.5）mm。為達(dá)到較理想的護(hù)層PE性能，在擠塑后使索體通過(guò)-段熱水槽后再進(jìn)人冷卻水槽。
（5）制錨。將鋼絲穿入錨板就位，在鋼絲端都進(jìn)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(jī)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(shí)，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(duì)錨杯中鋼絲形成嚙合，使鋼絲獲得錨固。我們通過(guò)大量的試驗(yàn)和計(jì)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(duì)每根拉索進(jìn)行超張拉試驗(yàn)。在超張拉前后用深度游標(biāo)卡尺測(cè)錨板三點(diǎn)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(shí)，用精度為1／5000的50m鋼卷尺，在鋼尺的兩端施加
50N的力，測(cè)量拉索長(zhǎng)度，再換算為設(shè)計(jì)條件下的索長(zhǎng)，長(zhǎng)度偏差應(yīng)ΔL應(yīng)符合以下規(guī)定：
索長(zhǎng)L≤100m，ΔL≤20mm；
索長(zhǎng) 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(pán)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(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)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(cè)
1.原材料的檢測(cè)
（1）鋼絲的進(jìn)貨檢驗(yàn)
高強(qiáng)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(yàn)的基礎(chǔ)上，我公司在每批次中抽取5％進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)來(lái)保證質(zhì)量，檢驗(yàn)項(xiàng)目有：鋼絲直徑、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、彈性模量、反復(fù)彎曲、鋅層重量、硫酸銅試驗(yàn)、鋅層附著性等。經(jīng)過(guò)幾個(gè)批次的檢驗(yàn)，結(jié)果表明，用于南京二橋大鋼絲完全滿足設(shè)計(jì)要求，主要技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

（2）錨具的檢驗(yàn)
錨具的檢驗(yàn)主要包括外形尺寸、化學(xué)成分、機(jī)械性能、探傷、表面質(zhì)量的檢驗(yàn)。外形尺寸主要是錨具的螺紋檢驗(yàn)，因錨具的傳力部位是梯形螺紋部分，故對(duì)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(qiáng)度，又要保證裝配容易。為保證螺紋的精度要求，我們對(duì)每種規(guī)格的螺紋配以止通規(guī)，每副止通規(guī)我們請(qǐng)上海緊固件研究所進(jìn)行檢測(cè)標(biāo)定。
對(duì)錨具而言強(qiáng)度要求是一關(guān)鍵指標(biāo)，在計(jì)算強(qiáng)度保證的前提下，化學(xué)成分及機(jī)械性能指標(biāo)控制尤為關(guān)鍵。因此，我們對(duì)錨杯、螺母鍛件按批次進(jìn)行小樣的機(jī)械性能測(cè)試及化學(xué)成分檢驗(yàn)，確保錨杯、螺母的材質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的機(jī)械性能指標(biāo)。同時(shí)，為改善材質(zhì)的機(jī)械性能，在粗加工后須進(jìn)行對(duì)錨杯和螺母進(jìn)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(guò)工件表面的硬度測(cè)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(cè)試的結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。硬度測(cè)試的具體方法為：每一工件測(cè)試三點(diǎn)，測(cè)試部位見(jiàn)圖4所示。

對(duì)錨具的磁粉探傷和超聲波探傷我們請(qǐng)上海材料研究所進(jìn)行100％檢測(cè)，先在錨具初加工調(diào)質(zhì)熱處理后進(jìn)行超聲波探傷，再在精加工后對(duì)錨具表面進(jìn)行磁粉探傷，若發(fā)現(xiàn)不合格馬上給予剔除，對(duì)合格品上海材料研究所出具檢測(cè)報(bào)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(duì)每套錨具進(jìn)行脫氫處理，并通過(guò)應(yīng)力環(huán)試驗(yàn)檢測(cè)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(xiàng)，整根拉索報(bào)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(cè)項(xiàng)如表6所示。

另外，為防范鋼絲、拉索護(hù)層在運(yùn)輸、施工過(guò)程受損，在生產(chǎn)過(guò)程中，改進(jìn)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(duì)每根拉索撤除原有的外包裝，進(jìn)行表面護(hù)層的最終檢測(cè)，合格后重新包裝。另外，在鋼盤(pán)的硬接融部位，襯以較質(zhì)物，防止由于碰撞使PE護(hù)層受損。

六、斜拉索的試驗(yàn)
為保證拉索制作質(zhì)量及驗(yàn)證制索工藝的可行性，在正式生產(chǎn)或生產(chǎn)過(guò)程前須對(duì)3根試件進(jìn)行治載砍斷試驗(yàn)，每根試件凈長(zhǎng)為3900mm。試驗(yàn)結(jié)果完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具體見(jiàn)表7。

七、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)我公司對(duì)南京二橋拉索制作項(xiàng)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(jì)要求。同時(shí)，通過(guò)南京長(zhǎng)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(yàn)運(yùn)用于每一個(gè)工程項(xiàng)目，為我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。