悬索桥用特高强度镀锌吊索钢丝绳的研发
西堠门大桥是《国家高速公路网规划》中杭州湾环线的联络线及浙江省、舟山市规划建设的重要跨海通道，属浙江省重点建设A类项目，位于台风频发的浙江省东北部东海海域，是连接舟山、宁波两市的重要工程。大桥主跨为1650m，是世界上首座特大跨径分体式钢箱梁悬索桥。钢丝绳吊索是大桥主缆与钢箱梁联系的传力结构，是悬索桥的重要受力结构之一，担负着捋桥面各种荷载传递到主缆的重任。根据西埃门大桥钢丝绳的受力特点及环境，介绍了悬索桥用的特高强度镀锌吊索钢丝绳的研发情况。
1悬索桥吊索用钢丝绳的要求分析11对力学性能的要求
对于特大跨径悬索桥，为了减少上部结构的重量，钢丝绳要具有能承载特别高的静荷载和交变荷载的能力，因此要求其应具有极高的破断拉力、良好的抗疲劳性能力和极小的非弹性变形。具有极高破断拉力和良好的抗疲劳性能是保证大桥减少上部结构重量和使用寿命的前提条件，具有极小的非弹性变形是吊索制作精度的根本保证。
12对钢丝绳断面结构的要求
经分析得知，吊索钢丝绳要有特高的破断荷载、良好的耐疲劳性能和极小的非弹性变形，取决于组成钢丝绳的有效金属面积、制绳钢丝的强度、钢丝之间的接触状态（结构）、制绳钢丝的高韧性和钢丝绳的捻制技术及工艺。
13对钢丝绳的强度要求
60、80、88吊索钢丝绳要求最低强度等级要分别达到1960、2060、2160MPa。这远远高于国家标准（GB/T8918-1996、YB/T5225-1993）的规定，而且还必须满足JT/T449-2001标准的2×10次疲劳循环和弯曲静载试验的严格要求。
14对钢丝绳防腐性能的要求
吊案钢丝绳都被置于大气环境中使用，要承受雨水和腐蚀气体的浸蚀，特别是西e门大桥的钢丝绳吊索，捋要承受危害最为严重的海洋大气腐蚀，所以要求钢丝绳吊索必须具有极强的抗环境腐蚀能力。
2悬案桥吊索用特高强度钢丝绳的研制
21钢丝绳的结构设计和工艺设计结构和工艺参数必须使吊案镀锌钢丝绳各钢丝、各绳股之间的接触状态最佳，接触应力小而且均匀，内部填充充分，金属面积大，从而提高吊案钢丝绳的破断荷载和耐疲劳性能，保证吊索钢丝绳具有较大的弹性模量，内部充填改性塑胶垫层，能有效缓冲吊索镀锌钢丝绳承受脉动荷载时，绳内各股之间的相互挤压和刻痕，减小接触应力，避免应力集中，提高吊案镀锌钢丝绳的耐疲劳性能.吊案镀锌钢丝绳内部充填的改性塑胶层，还能同时防止雨水渗入镀锌钢丝绳吊索内部间隙、有益于镀锌钢丝绳吊索耐锈蚀能力的提高。
2悬案桥吊索用特高强度钢丝绳的研制
21钢丝绳的结构设计和工艺设计结构和工艺参数必须使吊案镀锌钢丝绳各钢丝、各绳股之间的接触状态最佳，接触应力小而且均匀，内部填充充分，金属面积大，从而提高吊案钢丝绳的破断荷载和耐疲劳性能，保证吊索钢丝绳具有较大的弹性模量，内部充填改性塑胶垫层，能有效缓冲吊索镀锌钢丝绳承受脉动荷载时，绳内各股之间的相互挤压和刻痕，减小接触应力，避免应力集中，提高吊案镀锌钢丝绳的耐疲劳性能.吊案镀锌钢丝绳内部充填的改性塑胶层，还能同时防止雨水渗入镀锌钢丝绳吊索内部间隙、有益于镀锌钢丝绳吊索耐锈蚀能力的提高。
22钢丝绳内各种钢丝直径关系的研究吊案镀锌钢丝绳的结构和工艺参数，决定了钢丝绳内钢丝的种类（含填充丝）和直径，60镀锌吊索钢丝绳由15种、545根镀锌钢丝组成；*80镀锌吊索钢丝绳由21种、735根镀锌钢丝组成；88镀锌吊案钢丝绳由21种、807根镀锌钢丝组成。确定钢丝绳内各种规格钢丝的准确直径，关系到各钢丝之间的接触状态及受力情况，而捻制状态的钢丝在股的横截面上已成为椭圆，必须依靠复杂的计算软件计算，才能设计并显示出钢丝之间的接触状态。
23制绳钢丝的特高强度和韧性研究要达到60、80、88吊索镀锌钢丝绳的特高破断荷载和耐疲劳性能，除在结构设计上增大金属面积外、还必须尽可能地提高制绳钢丝的强度。根据设计计算，60、*80、88吊案镀锌钢丝绳用镀锌制绳钢丝的最低强度将分别达到1927、2077、
2196MPa（参照标准规整强度级为1960、2060、
2160MPa）。
可见要研制特大跨径悬案桥用大规格特高强度多丝线接触钢丝绳吊案，首先，必须研制出具有足够高的强度、良好韧性和优良的内部组织及表面状态的镀锌制绳钢丝。随着制绳钢丝强度的提高（特别是强度超过1870MPa以上），其韧性表现为下降的趋势，那么怎样才能研制出具有足够高的强度（≥2160MPa）的同时又具有良好的韧性的制绳钢丝呢？这是本课题研究的内容之一。
首先, 必须研究并优选出具有优良内部微观组织和化学成分的优质盘条；其次，必须研究并优选出具有优化的表面处理、热处理、钢丝拉拔的工艺参数和技术，并研制出具有良好内部组织和表面状态的镀锌制绳钢丝。使镀锌制绳钢丝具有足够高强度的同时，减少或减慢在交变应力作用下，内、外部疲劳源的生成和延缓疲劳源的扩展，从而提高足够高强度镀锌制绳钢丝的韧性或耐疲劳性能，满足镀锌钢丝绳吊索特高破断荷载长疲劳寿命的要求。
首先, 必须研究并优选出具有优良内部微观组织和化学成分的优质盘条；其次，必须研究并优选出具有优化的表面处理、热处理、钢丝拉拔的工艺参数和技术，并研制出具有良好内部组织和表面状态的镀锌制绳钢丝。使镀锌制绳钢丝具有足够高强度的同时，减少或减慢在交变应力作用下，内、外部疲劳源的生成和延缓疲劳源的扩展，从而提高足够高强度镀锌制绳钢丝的韧性或耐疲劳性能，满足镀锌钢丝绳吊索特高破断荷载长疲劳寿命的要求。
24镀锌钢丝绳及吊案制作技术的研究241捻制参数和捻制工艺装备研究对于大规格高强度吊索镀锌钢丝绳，要使众多直径规格的高质量、高强度钢丝和绳股按工艺设计参数要求的状态服帖地捻制于规定的位置，而且要尽可能地减少捻制损失（或伤害），就必须进行捻制工艺技术和捻制工艺装备的研制，有效而强有力的捻制工艺装备加之优良的捻制工艺技术，使吊案钢丝绳的所有钢丝和绳股受力均匀、捻制损失少、捻制应力小，从而保证吊案钢丝绳具有足够高的破断拉力和有效减少或减慢吊案钢丝绳在交变荷载下疲劳源的生成，使吊案钢丝绳具有破断拉力高、耐疲劳和较大的弹性模量。
242钢丝绳的极小残余结构伸长（小于015%
的研究
特大跨径悬案桥用吊索镀锌钢丝绳除要求具有足够高的破断荷载、持久的耐疲劳能力和较大的弹性模量外，还必须要求成品钢丝绳吊案具有极小结构伸长和结构稳定性、极精准的长度、钢丝绳与吊案锚头良好的锚固性能和镀锌钢丝绳吊案组件不小于2×10°次的脉冲循环寿命，所以必须进行消除结构伸长、准确的长度定尺、钢丝绳与吊索锚头良好的锚固性能的工艺技术研究。具有全自动补偿的消除结构伸长的大型预张拉稳定化处理设备、能准确测量长度和温度补偿的激光测距系统、钢丝绳与吊案锚头优良锚固能力的合金灌注工艺技术和设备的研制，为镀锌钢丝绳吊案的制作提供了保证。此外，镀锌钢丝绳吊索在制作的整个过程中，应保证原钢丝绳的捻制状态，
3结语
3结语
通过前面3次吊案用镀锌钢丝绳的研制，以及对试制品的检验和模拟吊案使用状态的试验，60、
80、88吊案用镀锌钢丝绳检验、试验指标全部达到GB/T8918=1996、YB/T5225-1993和JT/T4492001标准要求，锁定了高强度大规格镀锌吊案钢丝绳的结构，成功地掌握了生产工艺技术难点和工艺装备技术参数，具备批量生产条件。
高强大规格镀锌钢丝绳断面见图1所示。
悬案桥用特高强镀锌吊案钢丝绳从性能要求分析、研究、试制，从自检、外委权威机构检测，钢丝绳结构、生产工艺锁定达到批量生产的条件，研制过程历时两年多。充分验证了吊案钢丝绳的技术方案、材料桥用特高强镀锌吊案钢丝绳综合性能优良。对钢丝绳的结构改进和生产工艺改进，我们申请了《注塑钢丝绳》和《成绳机工字轮恒张力装置》两项专利进行知识产权保护，特高强度镀锌吊案钢丝绳已成功应用于舟山连岛工程的西门大桥、贵州坝陵河大桥，使用效果良好，具有良好的推广应用前景。
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