天津愛浦瑞森纜索有限責(zé)任公司
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目前已建成的斜拉橋中大多存在由于斜拉索防護(hù)不當(dāng)而造成鋼絲或鋼絞線受腐蝕而生銹的問題，于是不得不在較短的運(yùn)營(yíng)期內(nèi)進(jìn)行換索，由此帶來很大的工作量，甚至出現(xiàn)過由于斜拉索銹蝕嚴(yán)重而導(dǎo)致橋梁破壞的情況。環(huán)氧全涂鋼絞線的防腐性能對(duì)改善斜拉索的使用壽命可起到很好的作用，本文主要介紹環(huán)氧全涂鋼絞線在廈門市同安銀湖大橋的應(yīng)用。
收稿日期：2002—09— 13
2 環(huán)氧全涂鋼絞線技術(shù)的發(fā)展
80年代初期，日本和法國(guó)的預(yù)應(yīng)力公司相繼研制了帶涂層鋼絞線，以改善斜拉索的防腐性能。1984年在美國(guó)的日照高架橋 (SUNSHINE SKY— WAY)上進(jìn)行了一系列環(huán)氧全涂鋼絞線索的疲勞和極限強(qiáng)度試驗(yàn)，但由于當(dāng)時(shí)對(duì)其徐變、防腐以及其它相關(guān)技術(shù)問題未能確切解決，一直未能得到推廣應(yīng)用。直到 1992年 美國(guó)頒布了《涂環(huán)氧樹脂的 7絲 預(yù)應(yīng)力鋼絞線》ASTMA882／A882M 一 92標(biāo) 準(zhǔn)．涂層鋼絞線才得以在體外預(yù)應(yīng)力和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)得到推廣應(yīng)用。 1996年 日本的預(yù)應(yīng)力公司在此基礎(chǔ)上又推出了一種新型鋼絞線全涂技術(shù)，并且已由國(guó)內(nèi)柳州 OVM 公司引進(jìn)生產(chǎn)，目前已通過了試驗(yàn)驗(yàn)證。但由于各種原因環(huán)氧全涂技術(shù)卻一直未能在斜拉索中得到應(yīng)用。
3 環(huán)氧全涂鋼絞線的主要技術(shù)性能
(1)由于環(huán)氧全涂鋼絞線采用電涂或低溫溶涂技術(shù)。對(duì)鋼絲本身的性能不會(huì)造成影響。而鍍鋅鋼絞線由于采用熱鍍鋅層技術(shù)，需在 400℃ 左右的溫度條件下才能使鋅層與鋼絲表面熔為一體，從而造成了鋼絲本身強(qiáng)度的降低。所以目前應(yīng)用的鍍鋅鋼絞線強(qiáng)度多為 1770 MPa，而 涂層鋼絞線的強(qiáng)度已達(dá)到 1860 MPa，甚 至更高，與普通鋼絞線相一致。
(2)由于鋼絲表面帶有涂層，相對(duì)于同型號(hào)的普通鋼絞線直徑增大，影響到與夾片的錨固能力。
從多次試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，如果將夾片直接夾于涂層上，在張拉過程中，涂層樹脂將填充夾片的刻痕間隙，造成夾片與鋼絲滑脫，因此安裝時(shí)須將錨固區(qū)的涂層打磨干凈，使之處于普通鋼絞線的狀態(tài)。但由于單根鋼絞線 7根 鋼絲中的芯線表面涂層無法打磨。芯線周圍存有 4倍 的涂層厚度，影響到鋼絞線的松弛性能，同時(shí)徐變帶來的不利影響也增大。因此對(duì)環(huán)氧全涂鋼絞線的松弛要求低于普通鋼絞線，美國(guó) ASTMA882／A882M 一92標(biāo)準(zhǔn)為 1000h后 的松弛損失不大于 6．5 ，而普通鋼絞線 為不大于2．5％。(雖然也進(jìn)行了一些夾片與環(huán)氧全涂鋼絞線
(3)環(huán)氧全涂鋼絞線由于其表面涂有 3．5～6．0密耳 (0．09～ 0．15 mm)的環(huán)氧涂層 (Epoxy Thick— ness)，其自身的防腐性能比普通鋼絞線要好得多。
通過鹽霧試驗(yàn) (Strand—SaltSprayTest)驗(yàn)證，在相同的試驗(yàn)條件 (溫 度：35 。C±2 。C；pH ：6．5～ 7．2)下，500 h后 的檢查結(jié)果表明，涂層鋼絞線受腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通鋼絞線和鍍鋅鋼絞線。
4 實(shí) 例
由于環(huán)氧全涂鋼絞線其良好的防腐性能，對(duì)提高斜拉索的使用壽命有很大好處。經(jīng)多方論證，決定在廈門同安銀湖大橋項(xiàng)目上大膽采用此項(xiàng)新技術(shù)，使環(huán)氧全涂鋼絞線在國(guó)內(nèi)斜拉索中得到應(yīng)用。
4．1 工程概況
廈門同安銀湖大橋主橋?yàn)?(80+80)Fn單 塔單
索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋 (見 圖 1)，主墩處墩、塔、梁固結(jié)。索面為豎琴式，布置在中央分隔帶上，******索力控制在 5810 kN 左右。斜拉索在主塔中通過鞍座，兩端錨固于梁體。斜拉索采用鋼絞線索，每根拉索采用 55或 43根 15．20環(huán) 氧全涂 PC鋼絞線，極限強(qiáng)度為 1860 MPa，采 用單根張拉夾片群錨體系，拉索外套白色 HDPE護(hù)套。
4．2 斜拉索特點(diǎn)矮塔斜拉橋?qū)π崩鞯囊蟛煌谝话阈崩?
橋，其斜拉索相當(dāng)于體外預(yù)應(yīng)力束的性質(zhì)。環(huán)氧全涂鋼絞線的極限使用強(qiáng)度可以達(dá)到 0．650 ，而普通鋼絞線僅為 0．450 ，對(duì)疲勞性能的要求也較低，******疲勞應(yīng)力幅僅為 50MPa左右。拉索通過鞍座兩端錨于梁體上，單根索長(zhǎng)度較長(zhǎng)，對(duì)減小短索索力張拉誤差是有利的。其上述特性也是此項(xiàng)目決定采用環(huán)氧全涂鋼絞線的重要原 因。本工程采用韓國(guó) KISWIRE LTD生產(chǎn)的環(huán)氧全涂鋼絞線和瑞士生產(chǎn)的雙片組合夾片。
．I．3 性能試驗(yàn)
對(duì)于環(huán)氧全涂鋼絞線較為重要的指標(biāo)就是其防腐、松弛性能及與錨具組裝件的錨固、疲勞性能。通過多次的鹽霧試驗(yàn)已驗(yàn)證了其防腐性能是優(yōu)越的。
對(duì)松弛性能經(jīng)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)其 10 h的 松弛率小于 1．5 ，符合 GB／T5224—1995規(guī) 定的 Ⅱ級(jí)松弛標(biāo)準(zhǔn)。
為驗(yàn)證環(huán)氧全涂鋼絞線與錨具組裝件的錨固能力，特別進(jìn)行了多次不同狀態(tài)的錨固試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)夾片在張拉狀態(tài)下容易產(chǎn)生縱向斷裂，斷裂位置在夾片前段刻痕部位(彈性槽 )。經(jīng)分析認(rèn)為這是由于在張拉過程中，鋼絞線芯線與夾片咬合的位置上的環(huán)氧涂層仍然保留，因此在夾片與鋼絞線咬合錨固時(shí)產(chǎn)生形變不同，令?yuàn)A片彈性槽末端產(chǎn)生縱向開裂。根據(jù)美國(guó)《預(yù)應(yīng)力后張法錨固體系驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(美國(guó)預(yù)應(yīng)力后張法學(xué)會(huì) (PTI)1998年 9月發(fā)行的現(xiàn)行版 )C4．1．2．2夾 片斷裂的有關(guān)內(nèi)容可知，夾片斷裂意味著夾片有著高硬度和脆性。不能接受的是碎裂成多片的夾片，因?yàn)檫@意味著夾片內(nèi)部芯材硬度超高，即夾片橫向開裂或斜向開裂被認(rèn)為是不可接受的；夾片縱向斷裂是完全沒有問題的，并經(jīng)專家論證認(rèn)為縱向開裂不會(huì)影響斜拉索整體錨固效率。
為確切了解夾片斷裂對(duì)錨固效率的影響，決定將夾片預(yù)先用前卡千斤頂對(duì)半劈開，用劈開的夾片與鋼絞線和錨具組裝進(jìn)行錨固性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果
表明錨固效率系數(shù)≥ 0．96，實(shí)測(cè)極限拉C力_lC時(shí)_C的iC總-C應(yīng)3 ●iC
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變大于 2．1 ，滿足《預(yù)應(yīng)力筋錨具、夾具和 連 接 器 》 |
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4 |
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1 |
1 |
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GB／T14370— 2000要求。并且對(duì)斷裂2夾 |
5片 |
2進(jìn) |
1行 |
3組 O |
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5 |
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O |
O |
1 |
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5 |
O |
O |
O |
O |
O |
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裝件疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足 200萬次的疲勞要求， |
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錨固效果良好。但綜合考慮起見，在斜拉索施工過 |
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程中如發(fā)現(xiàn)夾片斷裂應(yīng)立即更換，并進(jìn)行重新張拉。4．4 斜拉索的安裝與張拉
同安銀湖大橋斜拉索施工采用單根穿束單根張
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3 |
—0 |
-3 |
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拉的方式，施工設(shè)備輕便，安裝快捷。單34 根63 鋼65絞5O線34外82 |
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O ● |
8 O ● |
6 ● |
9 ● |
8 ● |
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套黑色 PE套管。為了便于穿 PE 管，鋼1 絞O線3表6面8涂7 |
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專用防腐油脂。在鞍座和錨固區(qū)須將環(huán)氧涂層用毛 |
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u 一3 |
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0 |
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u |
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2 |
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1 |
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刷打磨干凈，并避免潤(rùn)滑油脂涂于已打磨處，以免影 |
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3 |
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3 |
1 |
6 |
4 |
響到鋼絞線與環(huán)氧砂漿 的粘結(jié)，***外層為 白色HDPE套管，使之達(dá)到多層防護(hù)的效果。鋼絞線在
外套管內(nèi)由底層向上逐根穿束，用專用千斤頂在兩端同時(shí)單根張拉。單根張拉應(yīng)力為整索索力應(yīng)力值，并考慮張拉當(dāng)前根鋼絞線時(shí)會(huì)導(dǎo)致橋面和塔柱
的位移，而造成此前已張拉鋼絞線的松弛，為保證安裝后所有鋼絞線的應(yīng)力相等，先前安裝的張拉力應(yīng)比其后鋼絞線的張拉力高。為了校驗(yàn)單根張拉與整
體張拉的差異，特地用大噸位千斤頂和索力儀同時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果表明單根張拉后的索力與理論索力相吻合，誤差小于 3 。對(duì) 55 15．20的 斜拉索在Cj索張拉后的索力測(cè)試結(jié)果見表 1。
表 1 55 15．20斜拉 索索力測(cè)試結(jié)果
索軎號(hào)目= 量 基頻平均 索力 理論索力與理論索
25 H z 50 Hz uL^ kN kN ●，-_ L
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C |
C |
C |
，C |
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3 |
3 |
3 |
3 |
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6 |
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1 |
1 |
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O |
3 |
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9 |
8 |
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O |
O |
O |
O |
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5 |
結(jié) 語 |
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從同安銀湖大橋的實(shí)際應(yīng)用情況來看，環(huán)氧全 |
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涂鋼絞線作為斜拉索的主材是能夠滿足使用要求 |
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的，但應(yīng)當(dāng)在以下幾個(gè)方面引起重視。 |
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(1)松弛和徐變對(duì)環(huán)氧全涂鋼絞線的影響應(yīng)進(jìn) |
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4 |
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行2 |
更1 |
加1 深入細(xì)致的研究。 |
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4 |
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2 ● |
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2 ● |
8 ● |
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(2)重視鋼絞線與錨具組裝件的配套問題，特 |
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O |
5 |
O |
4 |
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別要研制專用的夾片，以達(dá)到其配套能力。 |
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一 |
．4 |
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3 |
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9 |
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1 |
7 |
6 |
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(3)鋼絞線涂層和 PE 套管的損傷問題。由于 |
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9 |
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1 |
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環(huán)氧全涂鋼絞線索不像外擠 PE套管鋼絲索和普通鋼絞線索，內(nèi)部空隙率較大，涂層或 PE層一旦損壞即可能破壞其防腐能力，進(jìn)而影響斜拉索的使用壽命。
(4)由于錨固區(qū)和鞍座處的環(huán)氧涂層已經(jīng)過打磨******，須對(duì)此處進(jìn)行灌環(huán)氧樹脂保護(hù)，這將給以后的換索帶來很大的麻煩，如何解決此項(xiàng)難題需進(jìn)一步研究。
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