一種懸索橋主纜用預(yù)制平行鋼絲預(yù)成型索股的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于懸索橋主纜用索股技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制平行鋼絲預(yù)成型索股的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋又被稱為吊橋，是一種古老的橋型，很早以前人們就利用藤條和竹子等材料來制作吊橋，以解決交通問題。在許多書籍里不難發(fā)現(xiàn)有關(guān)我國古代吊橋的記載，最早的吊橋可能是獨索橋，索用藤或竹編成，人伏在索上的木簡上滑溜過去。這些由竹材、藤材甚至鐵鏈制成的吊橋，由于其材料性能的限制，主要用于人行。早期，在歐洲和美洲，隨著社會的發(fā)展，冶煉技術(shù)的進步，抗拉強度較高的鐵鏈開始被用來做吊橋的主纜。我國四川省大渡河上的滬定橋就是最早用鐵鏈建成的吊橋，其始建于1706年，跨徑達100多米。在18世紀中葉西方國家也出現(xiàn)了用鐵鏈作為承重構(gòu)件的鐵索橋，最初是1741年英國在Tess河上建成的一座跨徑為21.34米的鐵索橋。后來，在1808年又建成了 Finley橋，在這座橋上除了有用鐵鏈制成的鐵索外，還有用吊桿懸吊的水平橋面，即加勁梁，形成了近代懸索橋的雛形。1816年，第一座用鋼絲做主纜的人行吊橋的建成，揭開了懸索橋發(fā)展的序幕。鋼絲、鋼絞線等現(xiàn)代材料開始在懸索橋的發(fā)展中得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著金屬工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，懸索橋主纜大多改用抗拉強度更高的高強鋼絲。由于鋼絲繩主纜便于施工，所以中、小跨度懸索橋普遍使用由高強鋼絲編成的鋼絲繩主纜。但是，鋼絲繩的缺點是彈性模量低，導(dǎo)致懸索橋的變形較大，所以，主纜不適于建造大跨度懸索橋。大跨度懸索橋主纜一般采用高強度平行鋼絲來制作。
[0003]現(xiàn)代懸索橋出現(xiàn)于19世紀50年代的美國，它最顯著的標志就是首次采用了大直徑平行絲股主纜。從現(xiàn)代懸索橋的出現(xiàn)到現(xiàn)在，大跨度懸索橋主纜的材料幾乎沒有改變，都使用Φ5πιπι左右的高強鍍鋅鋼絲，所不同的是采用了不同的主纜施工方法。大跨度懸索橋主纜的施工方法有兩種，即空中紡線法(AS:Air Spinning)和預(yù)制平行鋼絲索股法(PPWS: Prefabricated Parallel Wire Strand)。前者簡稱 AS 法，后者簡稱 PS 法或 PWS(Parallel Wire Strands)法。AS法每纜含總股數(shù)較少，約30?90股，但每股所含絲數(shù)多達400?500根以上。因而其單股錨固噸位大，錨固空間相對集中。AS法的主要缺點為架設(shè)(組編)主纜時的抗風(fēng)能力較弱以及所需勞力較多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種懸索橋主纜用預(yù)制平行鋼絲預(yù)成型索股的制作方法，將若干根鍍鋅鋼絲在工廠內(nèi)預(yù)先制成正六邊形索股，每股61絲(91絲、127絲等)，兩端用熱鑄錨錨固，并在工廠內(nèi)對索股預(yù)成型，便于架設(shè)時索股的入鞍操作，然后盤卷并運輸?shù)郊茉O(shè)現(xiàn)場，逐根架設(shè)。
[0005]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種懸索橋主纜用預(yù)制平行鋼絲預(yù)成型索股的制作方法，包括如下實施步驟， (1)制作標志鋼絲
為了便于在制造、架設(shè)鋼絲索股過程中觀察、辨別平行鋼絲索股是否扭轉(zhuǎn)，在平行鋼絲索股截面的頂角處設(shè)一定位標志鋼絲，并涂色以作區(qū)別，一般是全線涂紅。
[0006](2)制作標準長度鋼絲
懸索橋的一項重要參數(shù)就是主纜線形，制作時要控制每條索股的長度。預(yù)制平行鋼絲索股為了控制平行鋼絲束的長度精度，在平行鋼絲束截面的邊角處設(shè)置一根或者兩根及以上的標準長度的鋼絲作為標準絲，標準絲的作用是控制懸索橋主纜索股的整體長度，優(yōu)選地，索股在其截面的邊角處各設(shè)置一根或者多根標準絲，從而實現(xiàn)索股長度的雙控，并利用兩根標準絲的長度差異，測量其股內(nèi)誤差。
[0007]同時，在標準絲上對應(yīng)于散索鞍控制點、主索鞍中心點以及邊跨跨中、中跨跨中和錨跨錨頭1米起點等特征位置處依據(jù)設(shè)計要求作出明顯位置標記，標記方法如下:
以鋼絲無應(yīng)力時的長度為基準，考慮誤差因素，計算操作修正量，而后在現(xiàn)場將鋼絲加載張拉到基線上，測定當(dāng)時溫度，并做溫度、應(yīng)力、垂度修正以及其它因素造成的誤差修正，在制作時重復(fù)核對標記偏移量，作出準確標記位置。
[0008]標準絲的長度是通過基線測長法確定的，具體操作是在鋼絲的兩端施以一定的張緊力使鋼絲平直，并進行應(yīng)力和溫度修正，其修正公式如下:
L=L0X [(1+F/EA) + α (Τ-20)]
式中:L:鋼絲應(yīng)力下的長度，m;
L。:無應(yīng)力設(shè)計長度，m ；
F:張緊力，N ；
E:鋼絲彈性模量，MPa，制作標準絲是實測值；
A:鋼絲的截面積，m2，制作標準絲取實測值； α:鋼絲線膨脹系數(shù)；
Τ:環(huán)境溫度；
通過上述方法使平行鋼絲索股標準絲制作過程的系統(tǒng)誤差大大減小，標準絲的制作精度達到1/30000以上，成品索股的制作精度從行業(yè)標準的1/12000提高到1/20000，并可大大減少工人標記失誤、降低人為誤差產(chǎn)生的幾率，提高工作效率。
[0009](3)放絲成型
預(yù)制平行鋼絲索股由若干根(61根、91根、127根或169根)鋼絲組成，成型時需要將相同倍尺、相同旋向的成圈鋼絲(包括標志鋼絲、標準鋼絲)放入放線架后調(diào)節(jié)每圈鋼絲的張力，放絲張力是影響索股股內(nèi)誤差的主要因素，張力不均勻?qū)?dǎo)致索股中鋼絲的長度不一致，因此每盤鋼絲的張力要基本一致。預(yù)制平行鋼絲索股制作時通過定型輪組成的滾壓模對平行鋼絲的截面形狀進行成型，滾壓模具有與索股截面形狀相匹配的截面形狀(六邊形)，然后用高強定型纏包帶等間距地對成型后的平行鋼絲束進行定型包扎以保證在牽引過程中不散絲、亂絲等，在工廠預(yù)制過程中，將定型纏包帶纏繞在索股表面，能很好地固定鋼絲束的形狀。
[0010]由于纏包帶一般為高分子材料，其性能不可避免地受到溫度、陽光等影響而出現(xiàn)劣化，另外現(xiàn)場施工條件比較復(fù)雜，所以完全保證纏包帶在架設(shè)過程中不斷裂幾乎不可能。但如果斷帶發(fā)生在主索鞍和散索鞍等關(guān)鍵位置，索股入鞍后，鼓絲、串絲及形狀無法跨鞍座整理。因此，如果在索股特征點(主鞍和散鞍的兩邊為特征點，如果跨徑較大，可在跨中間再確定若干點作為特征點)能保證其形狀良好、索股鋼絲無縱向的相對位移，這樣，在索股入鞍就位后，索股因自身重力而受力，在兩個特征點之間，適當(dāng)?shù)馗畹粢恍├p包帶并錘擊振動，就很容易將鼓絲、串絲等缺陷消除，形狀也很容易恢復(fù)成制索時的六邊形?；谏鲜鲈?，除了每隔一段距離給索股纏繞纏包帶外，還需要在索股中合理設(shè)置鋼絲箍或定型夾具。鋼絲箍可使索股整形入鞍、限制索股的串絲并保證關(guān)鍵部位的截面狀以便架設(shè)時觀測和定位。即使某一段因纏包帶斷的較多，出現(xiàn)一些散絲現(xiàn)象，由于增加的鋼絲箍或者定型夾具約束措施，也給局部的修整帶來方便。同時鋼絲箍或者定型夾具也能保證索鞍座前后索股具有良好的形狀，將給入鞍就位帶來極大的方便。本發(fā)明鋼絲箍或者定型夾具的設(shè)置位置包括:索股上對應(yīng)散索鞍中心點前后位置、主索鞍中心點前后位置、邊跨跨中、邊跨錨頭起點和中跨跨中等位置，鋼絲箍由鍍鋅鋼絲纏繞而成，鋼絲箍與索股鋼絲材質(zhì)屬于同一系列，減少了對內(nèi)部索股鋼絲的損傷，鋼絲箍長度100mm?300mm、直徑為1.0?3.0 mm。
[0011](4)索鞍處的預(yù)成型
對索股分別與主索鞍和散索鞍的對應(yīng)位置進行截面形狀預(yù)成型，使索股預(yù)成型處的截面形狀與主索鞍和散索鞍的內(nèi)腔形狀相吻合以方便入鞍架設(shè)，具體操作是:首先根據(jù)主、散索鞍的內(nèi)腔尺寸情況，設(shè)計索股預(yù)成型前后的索股尺寸及截面，然后根據(jù)設(shè)計將索股整形為與主、散索鞍內(nèi)腔形狀相匹配的目標截面形狀，首先在索股與主、散索鞍對應(yīng)的預(yù)成型位置處采用整形機具將索股整形成目標截面形狀，然后分若干次依次采用固定夾具對預(yù)成型位置進行固定，并在固定處外