三、斜拉索的制造与安装

三、斜拉索的制造与安装

（一）索的组成与防护

斜拉索由两端的锚具、中间的拉索传力件及防护材料三部分组成，称为拉索组装件。拉索的材料有钢丝绳、粗钢筋、高强钢丝、钢绞线等。

拉索技术研究围绕三个方面的目标展开。其一，如何使拉索与锚具的组装件能在斜拉桥整个使用年限内经受得起高幅度的应力变化，亦即锚具应具备优良的抗疲劳性能。其二，如何保证拉索组装件具备绝对可靠的永久性防护。其三，在保证拉索组装件可靠，耐久的前提下，力争施工方便，造价低廉。

1.钢丝绳

早期的斜拉桥曾采用钢丝绳做斜拉索，两端用铅锌合金的热铸锚具，钢丝绳弹性模量小，且热铸锚具的抗疲劳性能较差，合金溶液温度达400℃以上，使锚具附近的钢丝退火，整条索的强度不能充分利用，所以后期的斜拉桥已很少采用。我国仅1975年建成的四川云阳汤溪河桥（35m+76m+35m）使用过钢丝绳作为斜拉索，外面涂漆防护。但是作为人行桥或管道桥的斜拉索还是可以使用钢丝绳。2.粗钢筋

冷拉粗钢筋或热处理钢筋作为斜拉索的材料原则上也是可以的。它具有较高的弹性模量和稍低于高强钢丝的强度，表面积较小，所以防锈较易解决；张拉也很方便，可以单根张拉，也可以组成强大的拉索一次张拉。较小直径的粗钢筋可以使用镦头锚具；而直径较大的粗钢筋则可以使用轧丝锚具，或直接将高强粗钢筋加工成精轧螺纹钢，并配上相应的螺母作为锚头。小直径粗钢筋的供货形式通常是盘圆，使用时只需在工地调直与镦头；当直径较大时，则必须用连接套筒来接长。国内生产的大直径粗钢筋长度有限，需用套筒很多，以致未能广泛采用。我国

我国1975年建成的上海新五桥，斜拉索采用Ф12圆钢筋，镦头锚，预制钢丝网水泥砂浆索套，套内填以水泥砂浆，不久索套开裂，防锈能力降低。1988年建成的美国达姆斯娜(DamesP0int)桥采用Ф32精轧螺纹钢筋做索材，用套筒接长，逐根穿在钢套管中，配以相应锚具，管中注入水泥浆。但限于当前的钢铁工艺，粗钢筋强度仅达到高强钢丝的50％左右，故此种斜拉索材料用且多，成本较高。

3.平行钢丝索(PWS)

通常采用的高强钢丝直径为5mm或7mm。这种钢丝的优点是强度高(1570～1860MPa)，弹性模量高(2.0×105MPa)，可以做成较长的索而无需中间接头，吨位可大可小，配用冷铸锚可以有较好的耐疲劳性能；缺点是对防锈的要求较高。我国近20年来制作平行钢丝束的工艺不断改进、发展，在斜拉桥中较广泛采用。

20世纪70年代末我国首批超过200m跨度的上海泖港桥(1982年建成，中孔200m)和济南黄河桥(1982年建成，中孔220m)都采用了平行钢丝索。前者用直径5mm钢丝机械除锈后，外涂快干的氯化橡胶防锈漆；组索时，钢丝间隙填满防锈油脂。拉索张拉后，高空缠包环氧树脂玻璃钢。后者采用镀锌直径5mm高强钢丝，拉索张拉后，外部安装钢管并注入水泥浆，两年后，钢管换成镀锌铁皮管。二者

均用冷铸锚具。

20世纪80年代后期建成的广东西樵大桥(1981年，125m＋110m)、天津永和桥(1987年，中孔260m)、上海恒丰路桥(1987年，76.65m＋22.8m)和广东海印桥(1988年，中孔175m)都采用带PE套管的平行钢丝索，管内压注水泥浆。若使拉索全长所有空隙都能充满水泥浆，并与PE管内壁粘着紧密，则此种拉索的防护效果是令人满意的。但若水泥浆配合比控制不严，压浆不慎，管顶浆体未满，又长期处在高应力、高温、潮湿状态下，则无需几年，钢丝会逐渐锈蚀，直至断裂，国内已有此例。且这种钢丝束以半成品运至工地，在工地上的制作用有巨大的制索场和整套专用设备，难度较大。

20世纪90年代初，我国结合冷铸锚、电缆制造技术以及以往斜拉桥施工经验研制成新一代的平行钢丝索，即“成品索”。这种索的技术名称为“挤包护层扭纹型拉索”，采用45mm或67mm低松弛镀锌高强钢丝作为索材，两端用冷铸锚具，定长下料。索体由若干根高强度钢丝并拢经大节距扭绞，缠包高强复合带，然后挤包单护层或双护层而形成。单护层为黑色高密度聚乙烯，简称PE；双层内为黑色高密度聚乙烯，外为聚氨脂，简称PK＋PU。

其工艺流程大致为：下料→排丝→扭织成束(左旋) →缠包高强复合带(右旋) →挤塑护套→精下料→冷铸锚制作→超张拉→上盘→进库。

这种索经工厂化生产，质量可靠.在运输方面比上述半成品平行钢丝索方使得多，运到工地后不再有工地制作要求，因此能愈来愈多地取代套管压浆的平行钢丝索。上海南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥、武汉长江二桥、重庆二桥、铜陵大桥等十来座大桥都采购或自制这种“成品索”。它的缺点是PE护套硬度较低，在放索及安装过程中被刮坏划破的事屡见不鲜，轻者1～2mm，重者可见钢丝，故挂索后还需用小缆车校查、修补，若有遗漏，则是一大隐患。

4.平行钢绞线

尽管工厂化生产的平行钢丝热挤PE索套防护的拉索，其可靠性、耐久性都得到了充分的保证，但随着斜拉桥建造跨度和索力的不断增大，挂索越来越长PE重越来越大(如杨浦大桥的已长达324m，重33t，钱江三桥则因索力已逾千吨，索重大增)，新的矛盾又相继发生，如绕盘盘径已超陆上运输允许的界限，拉索

的转场、起吊、安装、牵引、张拉都需要大型设备。施工风险、技术难度随之增大。拉索造价则因厂房的扩建、预张拉台座的增长、大型设备的投入和施工难度的增大而大幅度提高。钢绞线拉索的成功使用，解决了上述困难。

绞线拉索是几乎与上述热挤PE平行钢丝拉索同时期开展研究的，是20世纪80年代拉索技术发展的另一途径，其技术基础是夹片群锚技术的完全成熟。

拉索的基本技术描述如下：钢绞线逐根穿挂、逐根张拉，以夹片固锁，组合成束后再整体小行程张拉、调整索力，以螺帽锚固。夹片的锚固性能必须是优良的，并能在上限为0.45倍绞线破断力、应力变化幅度200MPa条件下经受200万次循环试验。为使拉索组装件的抗疲劳性能得到更可靠的保证，在夹片群锚后端再连接一段适量长度的钢套管，张拉锚固后，在钢旁管内压注砂浆或环氧砂浆，使锚具得到可靠防护，并借用砂浆与绞线的粘结力减轻夹片直接承受高幅度应力变化的作用。出于对夹片锚固性能的绝对信任，近年来新建的斜拉桥也有在锚具后端接以较短的钢套管，在其内灌注石蜡的，石蜡只封闭绞线端头剥除PE套部分，起防护作用，全部动荷载仍直接由夹片承受，其施工更为方便。拉索的防护有二个方案：其一是在单报绞线上逐根外包PE护套，然后挂线、张拉，成索后或再外包环氧织物，或不再外包都有成例。其二是PE管压注水泥浆。

采用防护方案1时,绒线应涂防锈该或其它防锈涂层，挤包PE可用小型挤塑机在现场进行，工艺简单。采用防护方案2时，增加了压浆工序，但绞线内涂层则不再需要，造价相差无几。

这种拉索的优点，是拉索制作、穿索、牵引、张拉全过程均“化整为零”，取消了拉索工厂制造的全部繁杂工艺，避免了大型成品索的起重、运输、吊装、穿挂、牵引方面的困难，无需大型施工设备，施工便捷，大幅度降低了拉索造价。

由于优点明显，在欧美各大公司绞线群锚技术成熟以后，各国都竞相研究并付诸实施。国际上著名的瑞士L0senger公司(VSL)、德国DyckerII0ff8LWindmann 公司(DywNag体系)、

法国Freyssin就公司(F，eyssin曰体系)等均已研制成功采用各种群锚夹片、各具特征的钢绞线拉索体系，最大单索索力已超千吨，建成了许多著名的斜拉桥，如瑞士的利勃罗地桥(1978)、意大利第偏河桥(1979年)、沙特阿拉偏的摩拉桥