跨海大桥使用的钢丝绳,为什么不会断裂?你知道原因吗?
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。
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。
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。
(2003-09-15 09:05:16)
1975年,我国开始涉足斜拉桥领域,在不足30年的时间里,我国一跃成为世界上拥有斜拉桥最多的国家。在世界著名斜拉桥中,我国占据了重要位置---
随着科技的迅猛发展,综合国力的不断增强,建设规模
的不断扩大,我国的桥梁建设进入了跨越式发展时期。尤其在公路斜拉桥建设中,尽管起步比发达国家晚了20年,但经过近30年的艰苦努力,我国一跃成为世界上拥有斜拉桥最多的国家,而且跻身于斜拉大桥建设的国际先进行列。
据最新资料显示,在已经建成的世界10大著名斜拉桥中,我国就
有6座榜上有名。其中,2001年建成的南京长江二桥,以主跨628米成为世界第三跨度的斜拉桥,2000年和2001年建成的武汉白沙洲长江大桥以主跨618米、青州闽江桥以主跨605米、上海杨浦大桥以主跨602米,分别居世界第四、五、六跨度斜拉桥,上海徐浦大桥、汕头喾石大桥分别名列第八和第十位。在跨度600米以上的斜拉桥中,世界仅有6座,而我国就占去了4座。
桥梁建设因何采用斜拉桥?
在桥梁建设中,为了攻破桥梁建设大跨径这个最大的技术难题,
桥梁界进行了前仆后继的科技攻关。目前一致公认,惟有采用斜拉桥和悬索桥两种桥型,才能解决跨径超过200米以上的技术难题。而跨度越大,技术要求越高,建造难度越大,因此,在200米到1000米的大跨度桥梁建设中,斜拉桥脱颖而出,占据着明显的比较优势。
斜拉桥,一般由索塔、主梁、斜拉索组成。选择不同的结构外形
和材料,可以组合成多姿多彩的桥型。目前,从国外和我国已经建成的斜拉桥中,索塔型式大体有A型、倒Y型、H型、独柱等,材料选择有钢结构和混凝土两种,主梁有混凝土梁、钢箱梁、钢混结合梁等。斜拉索有单索面、平行双索面、斜索面等。拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE外套防护钢绞线索等。
作为一种拉索桥梁体系,斜拉桥比梁式桥梁有更大的跨越能力,
由于不需要悬索桥那样巨大锚碇,因此,它是桥梁建设中,最有效利用力学性能,解决大跨度难题的最主要的首选桥型。
我国能否成为斜拉桥“霸主”?
1965年,瑞典建成了世界上第一座斜拉桥斯特伦松德桥,主跨为
182.6米,这在当时成为世界最大跨度的桥梁。而我国第一座斜拉桥是1975年建成的四川云阳斜拉桥,主跨只有76米。此后,在不足30年的时间里,我国就在斜拉桥领域创造了从无到有,从小到大,从落后到先进的奇迹。目前,在斜拉桥的设计、施工技术、施工控制、斜拉索的防风、雨振等方面的技术,我国正一步步地逼近和追赶着世界先进水平。
自上个世纪八十年代末开始,无论是建桥数量、建设速度,还是
建桥技术、建桥质量,我国斜拉桥建设都得到了跨越式发展。据统计,迄今,我国已经建成了各种类型的斜拉桥100余座,其中,跨径超过200米的有52座,主跨大于400米的有20座,成为世界上拥有斜拉桥最多的国家。而这些斜拉桥绝大部分是近十年建造的。
我国在斜拉桥的建造中,十分注重吸收发达国家的先进经验,在
引进中消化,在消化中创新,在创新中跨越。在此基础上,开创性地形成了具有自己本民族的风格,在诸多技术项点上获得了一系列重大突破。据专家介绍:“近几年来,我国斜拉桥的建造令世界瞩目,无论是设计、制造,还是架设、施工等都达到了国际先进水平,部分成果居国际领先水平。”
2001年,我国建成的世界第三跨度斜拉桥南京长江二桥钢箱梁斜
拉桥,桥索塔采用倒Y型,塔高195.4米,通航净高24米,拉索为平行钢丝索。同年建成的名列世界第五跨度的福建青州闽江结合梁斜拉桥,主梁采用钢箱梁,两端采用混凝土梁,是我国采用钢混结合梁最大的斜拉桥。这两座大桥,经桥梁专家鉴定均居斜拉桥国际领先水平。
2002年10月30日奠基、目前正在投入建设的江苏苏通斜拉大桥,
成为世界第一大跨度斜拉桥,同时是世界连续长度最大的双塔双索面斜拉桥,设计主跨径达1088米,比目前世界上最大跨径的日本多多罗大桥长200米左右,大桥主塔高298米,为世界第一高桥塔,比国内现有最高桥塔高出近百米。大桥基础埋置深度达80米,通航净空高度62米,5万吨集装箱货轮可从桥下通过。大桥可抵御最大风速为每秒47米的大风,相当于12级台风的2倍。大桥建设总投资62.7亿元,建设工期6年,计划2008年底建成。
在斜拉桥建设中,我国已把目光瞄准了世界最前沿。正在筹建规
划的几座世纪大桥、跨海大桥以及越江和跨海工程等,设计者们大都把目光选择在了斜拉桥上。跨度上开始向1000米以上发起冲刺,斜拉桥向新型结构、大跨度、轻质、灵敏和美观等国际化方向发展。我们有理由相信,21世纪中国的斜拉桥,必将在斜拉桥国际舞台上占有举足轻重的地位。
无标志的吊钩末经确认,不得与钢丝绳索具一起使用。无标识的钢丝绳索具,也不得与吊钩使用。吊索具是生产建设辅助应用材料,吊索具市场的发展与经济发展密切相关。2008年11月份之前,由于经济飞速发展,中国经济突飞猛进,因此,我国吊索具发展非常迅速,无论是出口还是内销都达到了历史的顶峰。但是,2008年9月份的世界金融危机,从2008年11月份已开始影响实体经济,在出口方面体现在国外需求,特别是化纤类吊装带,运输用栓紧器,急剧减少。另外,由于人民币对欧元等国外币种急剧升值,大大降低了我国索具出口的竞争力,一些先前预订的国外订单,由于人民币对一些外币的大幅度升值,开始大幅度亏损。
中国主要吊索具企业出口占很大的比例,由于出口受阻,一些企业关闭了个别车间,缩小了化纤吊带及捆绑带产能,有的企业将化纤车间的员工转移到钢铁索具车间工作,有的企业开始裁员。浙江地区主要都是出口型企业,受冲击最大。中国出口为主的吊索具企业在2009年的经营目标只是保本经营。在中国市场,由于使用吊索具的主要行业严重萎缩,各公司都在核算成本,其需求量减少很多,支付能力也不断下降。虽然国家对这些行业提出了振兴规划,但由于国际大气候难以回暖,因此,这些行业的需求还不能迅速提高。应该看到,由于中国对拉动内需不断投资新项目,如核电建设、风电建设、铁路及桥梁建设等,使吊索具的需求在这些建设项目上有一定的提高。
建造桥梁时,需要对桥梁负荷进行预压测试.传统的办法是用铁罐或固体重物堆积在桥上进行实际压力测试,但这些物品密度大,而且运输和移动很困难,测试成本高.还不宜运输。目前有一种预压液袋、水囊、水袋是采用高密度聚乙烯制成,而可折叠液袋、水囊、水袋,将其充满水,水的密度小。预压液袋、水囊、水袋一般可重叠压二个,能满足桥梁预压的吨位,完成预压测试,方法简单,造价低廉.还可以重复利用。
1、开挖前根据测量人员放出的中心点,用卷尺放出桩基半径外加护壁的厚度,待做好锁扣后,测量人员再次在锁扣顶面放出4个护桩,每往下挖一米,用线垂根据4个护桩检查垂直度。2、锁扣顶面要高出地面750px,其宽度不小于500px,防止雨水进入孔桩内并在孔外四周要设置安全防护围栏。3、在施工前,卷扬机后的配重要经过计算,安全系数必须大于1.5;过程中施工时,要经常检查钢丝绳的状况,看是否有拉毛、短丝现象,发现问题及时处理。4、孔内遇到石方开挖时,其爆破作业人员必须持证上岗,爆破时桩孔50.0m范围内的井下作业人员必须停止作业,到井上安全区域躲炮并且必须有警戒人员。5、桩孔暂停施工或成孔后在下钢筋之前,孔口应临时加盖。6、成孔时,应比设计孔深深125px且孔底必须清理干净(目的报检好通过)。