跨海大桥的钢丝绳是怎么做的,为何那么结实呢?
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?
一、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。
二、钢丝绳的检测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?
斜拉桥由由主梁、斜向拉紧主梁的钢缆索以及支承缆索的索塔等部分组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起,并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱,再通过塔柱基础传至地基,这种悬吊作用相当于在梁跨下面设置若干弹性中间支承,从而可以大大减小梁跨的弯矩,提高梁的跨越能力。跨度较大的主梁就象一根多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作,从而可使主梁尺寸大大减小,结构自重显著减轻,既节省了结构材料,又大幅度地增大桥梁的跨越能力。此外,与吊桥相比,斜拉桥的结构刚度大,即在荷载作用下的结构变形小得多,且其抵抗风振的能力也比悬索桥好,这也是在斜拉桥可能达到的大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。
斜拉桥的缆索张拉成直线形,整个结构为几何不变体,其刚度比悬索桥大。主梁同弹性支承上的连续梁的性能相似。斜拉桥的跨径一般在梁桥和悬索桥之间。1977年法国建成的布鲁东纳桥,跨径达320米,是目前世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥;1975年法国建成的卢瓦尔河钢斜拉桥,主跨径为404米。
斜拉桥的斜索组成和布置、塔柱形式以及主梁的截面形状是多种多样的。斜拉桥在构造上有单塔或双塔、单面布索或两面布索、密索或少索等形式,索的布置也有不同的放射形式,塔、梁、墩之间铰接或固接等也有多种类型。
斜拉桥的刚度与稳定性大于悬索桥,且不需用沉重的钢索锚桩。斜缆引到桥面板上的压力可以利用来施加预应力于混凝土桥面板上。因此,斜拉桥刚度大,抗风稳定性好。目前世界各国建成的预应力混凝土斜拉铁路桥以联邦德国1972年建成的美因河二号桥(即赫希斯特桥)最大,跨度为148.23米,系公路、铁路、管道三用桥。中国于1980年在湘桂铁路Ⅱ线修建了第一座跨越红水河的预应力混凝土铁路斜拉桥,主跨为48+98+48米。
斜拉桥受力的情况复杂,钢丝绳承受悬臂的拉力,桥塔主要承受压力,桥梁承受荷载的压力和自重的指向桥塔的压力,不能简单的说是属于那一种原理,但是和斜面无关,桥塔越高,钢丝绳受到的拉力越小。双索面斜拉桥只是对钢丝绳的受力平衡,但是桥梁并不是真正刚性结构,也不能说是是杠杆的平衡。
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。
为了起重钢丝绳使用寿命最长,大气环境优选锰系磷化涂层钢丝绳,重腐蚀环境优选热镀锌—磷化双涂层钢丝绳。
中国年产钢绳180万吨居世界第一,磷化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:
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,使用寿命是同结构光面钢丝绳3倍左右(注意拉拔用锌系磷化与制绳用耐磨磷化的区别,天津江苏等地已有多家企业生产,目前仍然货源紧张,供不应求,是光面钢丝绳的升级换代产品,也可以替代先镀后拔薄锌层镀锌钢丝绳使用)
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。
大气环境优选锰系磷化涂层钢丝绳,重腐蚀环境优选热镀锌—磷化双涂层钢丝绳。