斜拉桥拉索(一)——钢索

百科   2024-12-10 00:00   福建  

一、概述

      斜拉索是斜拉桥的一个重要组成部分,并显示了斜拉桥的特点。斜拉桥桥跨结构的重力和桥上活载,绝大部分通过斜拉索,传递到塔柱上

      历史上初始的斜拉桥曾采用铁链、铁连杆来制作拉索,但这种做法,在当今已完全不可取。现代斜拉索全部使用高强度钢筋、钢丝或钢绞线制作拉索。当代斜拉桥对拉索的要求几乎一律使用高强度的钢绞线或钢丝制作拉索,轧制的粗钢筋已被淘汰。拉索的防护手段,随着材料和工艺的进步,也日趋简单有效。与过去相比,当代使用的斜拉索的特点是更轻、更强、更可靠

      目前,单根斜拉索的破断索力已达到30000kN,耐疲劳应力幅值达到200~250MPa。良好而有效的防护,能保证拉索的使用寿命超过30年。为求拉索的质量更为稳定可靠,拉索的生产已日趋工厂化,出现了专业化的制作工厂。

二、斜拉索的构造

      每一根斜拉索,都包括钢索和锚具两大部分。钢索承受拉力,设置在钢索两端的锚具用来传递拉力。斜拉索的索力,要根据设计的要求,进行调整,使结构总体进入最佳工作状态。从这个意义上,可以将斜拉桥中的斜拉索,比拟为一种巨大的体外预应力索。

      斜拉索的技术经济指标表现为:①强度;②刚度;③耐疲劳性能,④耐锈蚀性能;⑤施工难易;⑥价格

三、钢索的种类、构造和性能

      钢索作为斜拉索的主体,必须用高强度的钢筋、钢丝或钢绞线制作,这点已成为现代斜拉桥设计师的共识。

      钢索主要有如下几种形式(图8.2-57):

      (1)平行钢筋索;

      (2)平行(半平行)钢丝索;

      (3)平行(半平行)钢绞线索; 

     (4)单股钢绞缆;

      (5)封闭式钢缆。

1、平行钢筋索

      平行钢筋索系由若干根高强钢筋平行组成,钢筋的直径自Φ10~Φ16,其标准强度不宜低于1470MPa,索中各根钢筋借孔板彼此分隔,所有钢筋全穿在一根粗大的聚乙烯套管内,索力调整完毕后,在套管中注入水泥浆对钢筋进行防护。这种钢索配用夹片式群锚。

      平行钢筋索必须在现场架设过程中形成,操作过程繁杂,而且由于钢筋的出厂长度有限,使用于大跨斜拉桥时,索中钢筋必定存在接头,从而疲劳强度受到影响。20世纪80年代以后,钢筋拉索已很少被采用

2、钢丝索

      将若干根钢丝,平行并拢、扎紧、穿入聚乙烯套管,在张拉结束后进行防护,就成为行钢丝索,这种索适宜于现场制作。将若干根钢丝,平行并拢,同心同向作轻度扭纹,扭绞角2~4,再用包带扎紧,最外层直接挤裹聚乙烯索套作防护,就成为半平行钢丝索。这种索挠曲性能好,可以盘绕,具备长途运输的条件,宜于在工厂中机械化生产。

      钢丝索配用镦头锚或冷铸锚。目前钢丝索普遍使用Φ5~Φ7,要求钢丝的标准强度不低于1 570MPa

      半平行钢丝索由于可以在工厂内制作并配装锚具,非但质量有保证,而且极大地简化了施工现场的工作,因此,正在逐步取代平行钢丝索

3、钢绞线索

      钢绞线的标准强度已达到1860MPa,用钢绞线制作钢索可以进一步减轻索的质量索中的钢绞线可以平行排列,也可以集中后再加轻度扭绞,形成半平行排列。一般而言,平行钢绞线索多半在现场制作,半平行钢纹线索则在工厂制作好后运至工地

      平行钢绞线索常配用夹片群锚,先逐根张拉,建立初应力,然后整索张拉至规定应力。半平行钢绞线索也可以用冷铸镦头锚

4、单股钢绞缆

      以一根钢丝为缆芯,逐层增加钢丝,同一层内的钢丝直径相同,但逐层钢丝的向相反,最后形成一根单股钢绞缆。用作斜拉索时,钢缆采用镀锌钢丝制作,最外层加涂防锈涂料。这种只能在工厂中生产的钢缆柔性好,可以盘绕起来运输。单股钢绞缆配用热铸锚。使用单股钢绞缆作拉索的斜拉桥较少

5、封闭式钢缆

      以一根较细的单股钢绞缆为缆芯,逐层绞裹断面为梯形的钢丝,接近外层时,绞裹断面为“Z”形的钢丝,相邻各层的捻向相反,最后得到一根粗大的钢缆。和用圆钢丝制成的单股钢绞缆不同,这种钢缆中的梯形或“Z”形钢丝相互间基本是面接触,各层钢丝的层面上也是面接触,这种钢缆结构紧密,具有最大的面积率,水分不易侵入,因此称为封闭式钢缆。

      封闭式钢缆使用镀锌钢丝,绞制时还可以在钢丝上涂防锈脂,最外层再涂防锈涂料防护。封闭式钢缆配用热铸锚具。封闭式钢缆只能在工厂中制作,盘绕后运送到施工现场




参考文献:
1、《桥梁设计工程师手册》上海市政院

土木风雨
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