1860MPa钢丝主缆锚具研发及其应用

近年来为提高主缆索股的跨越和承载能力,1860MPa高强镀锌钢丝主缆索股将成为超大跨径悬索桥设计的主流,有必要对其主缆锚具进行专门研究,以保证其安全性和制造质量。

商合杭高铁芜湖长江公铁大桥2000MPa平行钢丝斜拉索设计研究

新建商合杭高铁芜湖长江公铁大桥主桥为主跨588 m的不对称矮塔钢桁梁斜拉桥。受桥位处机场航空限高限制,斜拉桥主塔建筑高度受限,与常规斜拉桥相比,芜湖长江公铁大桥具有大跨、塔矮、索平的结构特点,斜拉索运营状态下最大单根索力达16000 k N。为减小索体直径、锚具尺寸,减轻单索质量,设计采用标准抗拉强度2000 MPa的预制平行钢丝斜拉索。为确保新型斜拉索技术性能,大桥设计过程中针对超大吨位斜拉索设计选型、2000 MPa级平行钢丝技术条件、超大吨位斜拉索锚具、并排拉索振动控制等关键技术问题开展研究,在芜湖长江公铁大桥中成功实现547丝2000 MPa级平行钢丝斜拉索的首次应用。

2000 MPa平行钢丝斜拉索在千米级公铁两用斜拉桥中的应用

沪通长江大桥主航道桥为主跨1092 m的公铁两用斜拉桥。设计过程中对平行钢丝斜拉索和钢绞线斜拉索在该桥上应用的可行性进行对比分析。由于采用高强度平行钢丝斜拉索,拉索断面更小、风载阻力小、钢丝应力均匀性好,同时有利于降低造价、减小结构横向变形、保证列车高速运行的平稳性和舒适性,因此,推荐采用高强度平行钢丝斜拉索。依托该桥对2000 MPa平行钢丝斜拉索进行了钢丝、锚具、护套及整索性能的专题研究,成功试制了斜拉索产品,最终实现了2000 MPa平行钢丝斜拉索在沪通长江大桥中的应用。

虎门二桥1960 MPa主缆钢丝及索股关键技术

依托虎门二桥坭洲水道桥(主跨1 688m的双塔双跨悬索桥),系统开展了1 960MPa主缆钢丝及索股的技术开发。研制了适用于在线水浴、离线盐浴、离线铅浴等不同索氏体化方式的国产1 960 MPa钢丝盘条,性能指标优于国外同类产品。通过超高强度钢丝拉拔工艺、"双镀+电磁抹拭"热镀锌铝工艺、稳定化处理工艺,研发了抗拉强度达1 960MPa、扭转次数≥14次的高强度锌铝合金镀层钢丝,并形成完整的生产工艺体系。开发了1 960 MPa悬索桥主缆索股技术及具有优异锚固性能、静载性能、抗疲劳性能和抗滑移性能的锚固系统,实现了30 000余吨1 960 MPa镀锌铝合金钢丝索股在虎门二桥工程中的应用。

1960 MPa级钢丝加工及其在悬索桥主缆上的应用

结合1960 MPa级钢丝加工技术和1960 MPa级钢丝主缆应用的调研工作,介绍国内外已经取得的成果。提高主缆钢丝强度等级能直接减少钢丝用量,减小主缆直径,减少主缆耗材和风阻;改进结构设计和施工技术工艺,也可以减少主缆钢丝用量。提高桥梁缆索用高碳钢丝强度的主要方法:提高索氏体化盘条的强度,增加钢丝冷拔的总变形量,增加钢丝冷拔的加工硬化率,降低镀锌(或锌铝合金)过程的强度损失。在提高钢丝强度的同时需要保证钢丝的韧性,热处理强化(LP、DP、DLP)和微合金强化是综合提高钢丝强度和韧性的有效韧化处理手段。以韩国蔚山大桥为例,介绍1960 MPa级钢丝和悬索桥主缆应用。

大跨径悬索桥2100 MPa主缆索股力学性能研究

针对大跨径悬索桥2 100 MPa钢丝主缆索股锚具,对锚具材料、锚固长度及外形尺寸进行改进和优化,分别设计端面承压式及双拉杆式主缆索股锚具,并通过有限元分析验证了2种锚具的受力合理性和使用安全性。根据2种锚具结构形式分别制作了由91根及127根2 100 MPa钢丝组成的主缆索股,并进行静载及疲劳试验。静载试验中索股无断丝和锚具损坏现象,且各项指标均满足规范要求,经对试件进行应力幅为250 MPa、循环次数为200万次的疲劳试验后,索股钢丝断丝率为0,锚具无损坏。静载及疲劳试验均表明2 100 MPa钢丝主缆索股力学性能满足规范要求,可为2 100 MPa级钢丝在超大跨度和超重荷载悬索桥主缆中的应用提供技术参考。

高应力幅高强度高耐腐蚀超大规格平行钢丝拉索制造技术

为了提高桥梁斜拉索的强度、载荷能力和疲劳寿命,研制了耐250 MPa应力幅1 860 MPa级镀锌铝合金7-511超大规格平行钢丝拉索。拉索用钢丝是采用"双镀法"生产的锌铝合金镀层钢丝,具有较高的耐蚀性;选用冲击性能较好的35Cr Mo锻件作为锚具材料;对拉索锚具结构重新设计及计算,使其能够满足高应力幅高强度拉索所需的各项高性能。同时在美国CTL Group实验室,按照国内外相关规范对1根规格为1 860 MPa7 mm高强度镀锌铝钢丝拉索进行弯曲疲劳试验验证,试验结果满足各项规范要求,为在国内外推广高应力幅高强度高耐腐蚀超大规格平行钢丝拉索提供了应用依据。

大岳高速洞庭湖大桥主缆索股制作技术

随着桥梁缆索技术的发展,洞庭湖大桥借鉴国内外项目经验,采用1860 MPa超高强度钢丝,镀层采用热镀锌铝合金技术。介绍了监理对于钢丝、锚具以及缆索重点控制程序及技术要点;比较了国内外不同盘条开发新高强钢丝技术性能的差异。洞庭湖大桥缆吊系统的成功经验表明我国桥梁缆索进一步的技术跨越,创造出性能更加优越,寿命周期更长的世界级桥梁。