拉跨海大桥的“钢丝绳”是怎么制作出来的

跨海大桥使用的钢丝绳，为什么不会断裂？

跨海大桥使用的钢丝绳常年承受巨力，还被风吹雨淋，为什么不会断裂？他到底是怎么制造出来的？

首先我们来看一下钢丝绳的制作过程。一条完美的钢丝绳要经过钢丝成型和扭绳两部生产。钢丝的原料一般采用优质高碳钢，这些原料在进入生产线后，经过热处理、拉拔等生产工序后，为了提高钢丝性能，工人还会在钢丝表面涂上一层合金涂料，比如锌铝合金等。另外，在这个阶段，质检人员还会对钢丝的强度、韧性等各方面进行性能检测，检测合格的钢丝才可以进入钢丝绳的生产阶段。它的原理和拧麻绳相同，主要有拉丝、粘谷、集合绳三个工序，先将这些钢丝拉成统一的粗细，然后一一排列，通过分线盘、变形器等机器将钢丝拧成小古钢索，随后就进入了合绳阶段。

通常来说，一根钢丝绳由六股或以上的细钢索拧成，这些钢索经过变形器后会变成螺旋形，然后绞绳机会把这些钢索沿着绳心绞成一大股，通过压线瓦炸制后就形成了免致紧密的股绳。在合成的过程中，还会在绳索上涂一层防锈润滑油脂，以增加钢丝绳的使用寿命。钢丝绳生产出来后，还需要进行磷化处理，将钢丝绳浸泡在一定浓度的碳酸银溶液中，它的表面会形成一层防腐蚀的薄膜，经过这种处理的钢丝绳抗氧化能力、耐腐蚀性和强度都得到了提升。

在制作完成之后，钢丝绳还要经过力学性能、抗拉强度和抗疲劳性能，这是目前最常见的办法就是整绳破断拉力试验，用拉力机拉住绳索两端，在绳索断裂时确定他的破断拉力的大小，只有强度符合标准，才可以投入桥梁建设中。在桥梁设计时，每根钢丝绳的最大破断拉力及其能承受的最大重量都经过了精密的计算，因此，只要桥梁重量不超过钢丝绳己定的最大承重，它就不会断裂。

例如美国的金门大桥，1937年就建成了，至今已80多年了还在使用。当然，大桥上的这些钢丝绳的使用也是有讲究的，像钢丝绳竖着的这种叫悬索桥，斜着的叫斜拉桥，那两种桥又有什么差别呢？因为钢索方向不一样，桥梁受力结构有所不同。悬索桥以悬索主缆为主要承重构件，通过竖向钢索将桥面重量传到竹篮上，在由竹兰通过竹塔上的钢丝绳传到铆钉和主塔上，而斜拉桥已斜拉主缆为主要承重构件独揽，直接承受桥面荷载，再传到索塔上。

其次，两者的应用范围也不同。悬索桥的稳定更好，适合大风和地震区的需要，还可以建在比较湍急的水流上。南京长江第四大桥是中国首座三跨吊悬索大桥，在同大桥中居世界第三，被誉为中国的金门大桥儿。斜拉桥作为一种拉索体系，比悬索桥的跨越能力更好，跨径可达300到一千米，是大跨度桥梁的主要桥型。就像我国的苏通长江公路大桥，它也是世界跨径第一的斜拉桥。

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？

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。

v=100km/h=

F=

f=F=2160N．

（2）由图可知，构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大，所以浮力逐渐变大，钢丝绳的拉力减小；

当构件浸没后排开水的体积不变，所以浮力不变，钢丝绳的拉力也不再改变；因此图中反映F2浮随h变化的图线是①；

由图可知，正方体构件的边长为2m，则其体积为v=8m3，

当物体浸没后所受的浮力

F浮=ρ水gv排=1.03×103kg/m3×10 N/kg×8m3=8.24×104N． 

故答案为（1）0.36，2160；

（2）①，8.24×104．

谈到在成为全国劳模道路上最难忘的事，周家荣表示，他的一位老班长曾经给他讲过一段话：“什么叫做不简单，什么叫做不容易？就是要长时期甚至用几十年的时间认认真真、持之以恒地做好一件事情，这就是不简单，就是不容易。”“岗位是我们的生存之本，只有热爱岗位，才能干一行爱一行会一行，才能实现懂一行会一行精一行，只有谦虚谨慎、不怕困难，才能在自己的岗位上、业务技能上不断取得突破和创新。”周家荣说。

周家荣和工友生产了一百多件用于特殊产品、重点产品、重要用途的钢丝绳。现在全世界前一百座大桥中，有40多座正在使用着他们的钢丝绳。“十四五”即将开局，谈到团队将作出什么新贡献时，周家荣说：“在今后我将会和我的同事继续在钢丝绳这个领域里不断地研究，不断地改变工艺参数，并且不断地创新生产出更多优质的钢丝绳产品，为国家推出更多的超级工程、大国重器作出自己应有的贡献。”

“我从小就有一个梦想，进厂当一名产业工人。我始终认为，既然选择了这个岗位，选择了这个职业，就要接受它的全部，不管是这个工作给我带来的荣誉还是挫折，这就是一种选择，一种享受。”周家荣说。

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。

。

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。

用户需要使用寿命或使用时间最长，性价比最高的钢丝绳，请依据使用条件和要求选用：

1.磷化涂层钢丝绳，钢丝经锰系或锌锰系磷化处理，钢丝耐磨、耐蚀防锈能力全面跃升，使用寿命是光面钢丝绳2-3倍（注意拉拔用锌系磷化与制绳用耐磨磷化的区别，天津、江苏已有供货，货源紧张，供不应求）

2.镀锌钢丝绳，热镀锌和电镀锌

3.不锈钢丝绳，304或316不锈钢

4.涂塑钢丝绳，钢丝绳基础上，外层涂覆聚乙烯或聚丙烯

5.光面钢丝绳，将被磷化涂层钢丝绳全面淘汰。