跨海大桥使用的钢丝绳，为什么不会断裂

江阴长江公路大桥，悬索桥结构。主跨1385m。门式钢筋混凝土塔柱，柱高193m，中设横梁三道。为目前世界第四、中国第一大桥。

1996年初完工的江阴长江公路大桥北锚旋大型深沉井重达7.6万吨，高达58米，平面面积足有九个半篮球场大，可承受主缆拉力6.4万吨

江阴大桥的主缆采用预制平行索股法(PPWS)编制而成。每根索股由127根直径5.35mm、强度1,600MPa的高强镀锌钢丝所组成，重50t。索股长度为2,180m，两端采用套筒式热注锚。锚杯用铸钢制成，内浇锌铜合金。索股在工厂内加工后，绕卷在卷轴上，运往工地。主跨的主缆由169根索股构成，共21,463根钢丝。边跨比主跨增加8根索股。主跨主缆直径达876mm，边跨主缆直径达897mm，主缆用高强镀锌钢丝达16,800t。 江阴大桥江阴大桥的悬挂系统主要由安装在主缆上的索夹、吊索和安装在钢箱梁上的耳板组成。吊索间距为16m，吊索长度大于10m的用直径5mm平行钢丝索股，而小于10m长的吊索用直径80mm的钢丝绳，其柔性较好，适用于刚度较大的短吊索。主缆钢丝在跨过塔顶和进入鞍部分散锚固时，对混凝土都会产生很大压力，故必须设置鞍座和散索鞍。在江阴大桥中，这些构件都采用铸焊组合件，每个鞍座包括底板重达172t，散索鞍为78t。主跨钢箱梁安装过程中，主跨主缆垂度在不断变化，使主塔两侧主缆的倾角也产生变化，水平力亦不相等。这一水平力差将对主塔根部产生很大的弯矩，故在主缆架设过程中，移动鞍座的位置调整主缆倾角，减少了主塔根部弯矩。

中国建设出了很多的伟大工程，这些工程也令很多发达国家叹为观止，同时也证明了中国在基建方面的实力和造诣，巩固了中国在国际上的地位。而最令人感叹的就是中国建设的跨海大桥在不同的区域会使用不同的技术来建设，但是也有很多人都感到好奇，跨海大桥的承载量非常的大，而在这个过程当中使用的钢丝绳为什么不会断呢？

其实为了能够有巨大的承载力，并且具备一定的安全性能，中国在此方面也是下了大功夫的，从它的制作工艺上面就能够看得出来。一般是要进行开坯，也就是通过各种拉制金属线的模具中心的一个形状的孔，圆，方，八角或者是其它的特殊形状。而当金属强行的穿过这些孔之后，不管是尺寸还是形状都会发生一些变化，一般普通的员工通过一些小的孔强行拉入之后，圆钢的直径就会变小，长度就会拉长，不断的在这样的重复加工过程中，圆钢也就会进一步的变小，但是钢材的硬度却会增加，而且钢材的塑性也基本上会随之消失。

除此之外，由于在这个过程当中，公司的分子结构已经遭到了破坏，所以需要再次回火来还原钢丝内部的结构，这样才不容易拉断也可以增加它的强度，也就是我们所说的抗拉强度，其实强度是经过拉丝拉出来的，而不是处理出来的，这也是钢丝绳工艺和机械加工工艺最大的区别了。强度越高拉力越强，但是韧性会越差，所以在制作钢丝绳的时候要选择合适的强度，不能一味的要求高强度，这样制作出来的高强度拉丝耐磨性和柔韧性也会更加的好一些。

进行了这一系列的工艺之后还需要捻股，不过这个过程也需要根据不同的类别而进行加工，为了增加它的耐磨性，还会采用各种涂层在钢丝外进行涂抹，这样就可以使钢丝绳不会经过风霜的洗礼而造成生锈或腐败，也会拥有更加足够的强度和良好的绕行。而在捻股的过程当中，也会使钢丝绳更加的具有密实性，抗压性与耐磨性以及耐腐蚀性和抗疲劳性，对强度也是非常重要的。

看到这些制作这个过程之后，你就会发现我国制造出来的跨海大桥所使用的钢丝绳为什么不会断了！还真的是厉害！

中国的基础设施能力是世界上最好的之一。无论是铁路建设还是公路桥梁建设，我们中国制造从未让人失望。因此，许多外国施工队会虚心向我们学习。甚至一些国家过去也要求我们帮助修复桥梁和道路。事实上，钢丝绳在施工队伍的专业术语中被称为钢绞线，这是悬索桥最突出的特点。钢绞线起着非常强大的作用，它有能力承受桥梁本身的重量和过往车辆的重量。钢绞线将用于许多桥梁的建设。

首先，钢丝必须是桥梁专用钢丝。合格的钢丝经过表面热处理和拉拔后才能进行下一步操作。合格的钢丝还必须涂上一层“油漆”，可以是镀锌或合金材料。它的作用是使钢丝的韧性越来越强。钢丝绳基本加工完成后，就可以进入生产过程。钢丝需要经历三个最重要的过程:拉丝、绞线和合绳。小钢丝合成钢丝，小钢丝合成大钢丝。最后，将钢丝放入碟式分离机进行合绳。最终成品是钢绞线。

最终投入使用的钢绞线具有很强的抗拉能力，能够完全承受数千吨桥梁的重量。通常，承载所有钢丝绳的桥梁也被称为预应力桥梁。这座桥具有很强的抗压能力和足够的韧性，因此它可以抵御地震和台风等自然灾害。所有这一切的关键是起支撑作用的“钢丝”。

桥上的“钢丝”能够承受载荷的原因是因为它有一套非常完整的生产程序。最终产品也称为钢绞线。几十根钢绞线一起承受着这座桥的重量。

2020年5月5日下午，虎门大桥发生异常抖动，全桥路段已实施双向全封闭，禁止通行；5月6日，广东交通集团通报，虎门大桥振动系涡振现象，悬索桥结构安全。

学过物理的都知道，桥梁在某些频率下会发生震动。5月5日，发生的桥面起伏，据说是因为虎门大桥两侧护栏的挡墙（水马）引起，随后将其进行了拆除，但当晚桥面仍然发生抖动。6日上午，广东虎门大桥公司工作人员表示，正常来说，这样的抖动对桥面结构无影响，具体还需专家进一步分析研究。

虎门大桥发生的抖动，被称为涡振，涡振的发生，不一定需要风特别大，低速风也有可能，主要是风速和桥梁结构的自振频率刚好吻合。也就是我们物理中说的共振。

虎门大桥大修办公室副总工程师张鑫敏5日晚接受央视新闻采访时表示，大跨径悬索桥，由于风的作用，会有颤振和涡振。简单来说，颤振可能产生扭转，对桥梁结构有破坏作用，而涡振对桥梁结构不会有影响，只会对行车舒适度有影响，虎门大桥是大跨径悬索桥，属于柔性结构，抖动发生后，把桥面的水马清理了，风速也减小了，涡振就小了很多，之所以仍有抖动，可能是惯性的原因，涡振会慢慢自动消除。

虎门大桥作为悬索桥结构，也就是我们所说的吊桥，从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。

不过，悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断。悬索桥不宜作为重型铁路桥梁。

索桥是有谁所修建的现在已经无法得知，索桥是用竹索或藤索、铁索等为骨干相拼悬吊起的大桥。

主要由桥塔（包括基础）、主缆（也称大缆）、加劲梁、锚碇（分重力式和隧道式）、吊索（也称吊杆）、鞍座（主鞍座和散索鞍座）及桥面结构等组成。

现在以地锚式居多，地锚式施工一般是先架设桥塔也就是主塔，然后锚碇大缆，之后吊杆和加劲梁的施工，最后桥面工程。

索桥的历史记载：

历史沿革

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始见于秦汉，如秦李冰曾在四川益州（今成都）城西南建成的一座笮桥，又名"夷里桥"，便是座竹索桥。现存著名的有建于明清时的泸定铁索桥、灌县竹索桥等。过索桥感觉非常惊险，正如古人形容过索桥的那样：“人悬半空，度彼决壑，顷刻不戒，陨无底谷。”

国外不少桥梁专家认为索桥首创于我国，指出“中国大约在3000年以前已开始建造吊桥”。十四、五世纪藏族的汤东杰布（1385～1464年，或名甲桑珠古，意即“铁桥活佛”）就是当时在雅鲁藏布江以及西藏其他江河上修建铁索桥的工程技术专家。

据说他曾画了一座跨度为138米的雅鲁藏布江铁索桥简图，并于1420年左右建成，是我国古代跨度最大的铁吊桥。桥两端有塔，宽度仅容走人。目前已查证的最早索桥是四川益州（今成都）的笮桥，它建于秦李冰任蜀守时（公元前251年），距今二千二百余年。

跨城南面的检江，又名夷星桥，是当时按北斗七星形状建成的七座桥中的一座。西汉王褒在《益州记》中记载，笮桥在司马相如宅院南一百步，建造时用三个大铁椎来系桥柱紧竹索（现今铁椎仅有二个）。

《晋书·桓温传》记载，永和三年（347年）桓温伐蜀进攻成都时，曾与李势战于笮桥，可见，时隔近六百年后，笮桥仍在。相传诸葛亮曾在这里为出师东吴的费祎饯行。解放初期在考察司马相如的抚琴台时，曾在今天南门大桥西面的锦江河上，发掘出古代桥基下的大铁椎，证实该处是笮桥的故址。

中国的基建能力在世界上都是名列前茅的，不管是铁路建设还是公路、桥梁方面的建设，我们中国制造从来就没有让人们失望过，为此很多国外的施工队都会向我们虚心学习，甚至有的国家还请我们过去帮忙修桥修路，例如英国、印尼、沙特、巴基斯坦等等，这也从侧面证明了我们中国制造的实力。就拿桥梁建设来说，中国这些年陆续开通了港珠澳大桥等著名的跨海大桥，当我们行驶在大桥上时，内心除了充满骄傲外，会不会疑惑大桥是如何建成的呢？尤其是连接大桥的钢丝绳，为什么钢丝绳那么细，却能撑得住成千上万吨的重量呢？

其实钢丝绳在施工队的专业术语中被称为钢绞线，这是悬索桥最显著的特征，钢绞线的作用非常强大，它起到了承受桥梁本身重量以及过往车辆重量的能力，很多大桥在建设时都会用到钢绞线，至于它为什么能承受住成千上万吨的重量，那就还要从它的制造过程来说起了。钢绞线其实是由无数个小钢丝合绳而成的，俗话说得好“一根筷子一折就断、十根筷子费劲吃奶的力也折不断”，大桥的钢绞线也是这个道理，无数个钢丝绑定在一起形成了强大的力量，那么这些钢丝绳又该如何选材呢？

首先钢丝必须是桥梁专用钢丝，合格的钢丝经过表面的热处理和拉拔之后才能进行下一步的操作，合格的钢丝还必须在表面涂上一层“油漆”它可能是镀锌或者是合金材料，作用就是让钢丝绳的韧性更强更坚固。当钢丝绳基本处理完毕之后，就可以进入到生产过程，钢丝需要经过拉丝、捻股、合绳这三道最重要的工序，小钢丝合成一股钢丝，小股钢丝再合成大股钢丝，最后再把它们放到分盘器中进行合绳，最终出来的成品就是钢绞线了。另外刚生产出来的钢绞线必须涂抹润滑油脂，这层油脂可以起到保护钢绞线的作用，并使其在恶劣的环境下长期使用，所以我们看到的大部分钢绞线看起来黑乎乎摸上去黏黏的。

最后投入到使用中的钢绞线抗拉能力非常强，完全能够承担得起大桥上千吨的重量，一般使用全钢丝绳承重的大桥也被称为预应力大桥，这种大桥具备很强的抗压能力，以及足够的韧性，所以使得这种大桥更能抵御地震台风等自然灾害，这一切的关键就是起到承重作用的“钢丝”。

最后校长总结一下，大桥上的“钢丝”之所以能够承重，那是因为它有一套非常完整的生产工序，最后的成品也被称为钢绞线，几十条钢绞线一起共同承担起大桥的重量。

中国年产钢绳180万吨居世界第一，磷化涂层钢丝绳是世界钢丝绳领域革命性创新技术，使用寿命（疲劳寿命）超大幅度跃升，光面钢丝绳被彻底淘汰，全面进入磷化涂层钢丝绳时代：

1.磷化涂层钢丝绳（中国专利），经锰系或锌锰系磷化处理，钢丝表面耐磨、耐锈蚀能力全面跃升，GB/T11376-1997金属的磷酸盐转化膜国家标准中对磷化膜的耐磨、防锈作用有详细介绍，润滑脂渗入磷化膜孔隙起到异常优异的减摩效果，有效抑制钢丝绳内部钢丝表面发生磨损，是光面钢丝绳的升级换代产品，可代替先镀后拔薄锌层镀锌钢丝绳使用，目前磷化绳疲劳寿命是光面绳3倍左右，最好的达到4倍，可通过疲劳试验对比疲劳寿命长短，以后随着对耐磨磷化液的深入研究，还可大幅度提高使用寿命。磷化膜3-60克/米2，钢丝磷化后不进行拉拔加工，直接捻制钢丝绳。

注意：不能将拉拔用锌系磷化与制绳钢丝用锰系或锌锰系磷化混淆。该项技术适用于多种钢丝绳生产，如电梯钢丝绳、重要用途钢丝绳、矿山钢丝绳、阻旋转钢丝绳、采油开采用钢丝绳、打桩机用钢丝绳等，使用寿命更长，使用成本更低，稳定性更佳。。

2.镀锌钢丝绳，包括热镀锌和电镀锌两种，直升式热镀锌钢丝锌层较厚，锌层越厚则防腐蚀能力越强使用时间越长，电镀锌较薄。由于磷化涂层具有一定的防腐蚀性能，锰系磷化涂层钢丝绳可以代替部分品种的薄锌层镀锌钢丝绳使用，如大气环境但空气潮湿的高温环境，而热镀锌-磷化双涂层钢丝绳的耐腐蚀能力进一步提高。

3.不锈钢丝绳，使用不锈钢丝捻制的钢丝绳，如304或316不锈钢，耐蚀性能高于热镀锌碳素钢丝绳，价格相对昂贵，对不锈钢丝进行锰系磷化涂层处理（不锈钢丝磷化需要特殊磷化配方），同样可以大幅度延长使用寿命。

4.涂塑钢丝绳，在钢丝绳基础上，在钢绳或股绳外层涂敷聚乙烯、聚丙烯。

5.光面钢丝绳，英国1834年开始生产，国内1939年天津第一钢丝绳厂开始生产（2005年破产），随着磷化涂层钢丝绳大批量进入市场，将被磷化涂层钢丝绳全面淘汰。

6.海洋工程系泊用钢丝绳，相关标准正在制定审批过程中

7.缆索钢丝绳

大气环境优选锰系磷化涂层钢丝绳，腐蚀环境优选热镀锌——磷化双涂层钢丝绳，海水环境中优选海工钢丝绳，使用寿命更长，使用成本更低。

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桥的种类也是非常多，例如：钢架桥、悬索桥、斜拉桥、拱桥等。但是大家会不会有个疑问，就是在跨海、跨江的斜拉桥或悬索桥上的钢丝绳，为什么不会断呢？

1、选材

钢丝绳在很多方面与我们的生命都是相连着的，所以在选材方面，合格的钢丝材料才能进入工厂生产，经过表面热处理、拉拔等工序。目的是为了提高钢丝的最大作用，还会将一条条钢丝涂上合金材料，或者在表面镀锌等。

2、生产

分为三个基本工序：拉丝、捻股、合绳，这样才能做成一根完整的钢丝绳，小股合大股，大股再合成一条更粗的钢丝，这是必不可少的步骤。每条钢丝都要大小直接一样，最后将这些钢丝通过分盘器、压线瓦、变形器等设备完成合绳。

1、因为钢丝绳的使用的环境不同，所以在合绳的时候，都会在表面涂上一层润滑油脂，是为了加强钢丝绳的使用寿命。这也是为什么我们看到的钢丝绳表面都是黑黑的，摸上去黏糊糊的。

2、钢丝绳的材料进购的时候需要检测，出货的时候同样也要检测，就是确定钢丝绳能够承受多大的压力，断裂点是多少，只有到了标准，才能被允许在市面上售卖。

现在大家明白了，我们的跨海大桥上使用的钢丝绳，不会断就是这个原因，因为它完全能够承受桥梁重量以及自然力量的破坏。

我们平时在经过跨海大桥时，会发现它们由很多钢丝绳吊着，那么大的大桥，对比之下，那么细的钢丝绳吊着，显得挺单薄的，让人怀疑，再经过那么长的时间后，会不会断呢？有人说：既然修建大桥的项目人员敢用，牢固程度肯定是不用担心的，美国的金门大桥1937年就已经建成了，到现在80多年不还是照样在使用。那为什么不会断呢？

分散主梁给斜拉索的力

原理：假设左右对称各一条这两根斜，拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力。根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的。

所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了，斜拉索数量再多，道理也是一样的，之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。

扩展资料

钢丝绳生产过程

1、选材

钢丝绳在很多方面与我们的生命都是相连着的，所以在选材方面，合格的钢丝材料才能进入工厂生产，经过表面热处理、拉拔等工序。目的是为了提高钢丝的最大作用，还会将一条条钢丝涂上合金材料，或者在表面镀锌等。

2、生产

分为三个基本工序：拉丝、捻股、合绳，这样才能做成一根完整的钢丝绳，小股合大股，大股再合成一条更粗的钢丝，这是必不可少的步骤。每条钢丝都要大小直接一样，最后将这些钢丝通过分盘器、压线瓦、变形器等设备完成合绳。