【摘要】由于南京長江第二大橋本身的特點，對斜拉索制作提出了更高的質量要求。本文主要介紹南京長江第二大橋斜拉索的制作及其檢測，從原材料直至成品，確保產品質量達到精品工程的要求。
【關鍵詞】南京二橋
斜拉索 準備 制作 檢測
一、概況
南京長江第二大橋位于長江在南京河段的八卦洲汊道處。其中南汊主航道橋為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉索橋，主跨628m，每一索面由20對斜拉索組成，全橋共80對，主塔處拉索從左至右的編號為
A20～A1和 J1～J20。最大索長 333.494m，最小索長 99.219m。全橋斜拉索有五種規格，分別為
SNS／S-7 X 139， 163，
199，241，265，一端為張拉端，另一端為固定端。全橋共用鋼絲約2244t。
二、斜拉索主要技本要求
1.主要原材料
（l）原材料
a.高強度鋼絲
鋼絲強度等級為1670MPa，低松馳，鍍鋅后鋼絲直徑為7mm。具體技術要求見表1。
b．錨具
每套冷鑄錨具由錨杯、螺母、錨板、連接筒、擋圈、0型圈、透蓋等幾部分組成。錨杯及螺母所用鍛件材質應符合YB/T036.7-92中
35CrMo牌號的有關規定。其他各部件的材料符合相應國家或部頒標準。鍛件須進行超聲波探傷檢驗，評定質量按
GB/T4162-91中
A級要求執行；表面進行磁粉探傷，其應符合JB3965中201條與202條中Ⅱ級的要求。同一規格錨具的相同部件應具有互換性。錨具表面鍍鋅處理，鍍鋅厚度為10～40μm進行鍍鋅處理，鍍鋅后須脫氫處理。
c.高密度聚乙烯
南京二橋斜拉索為雙護層型，內層為黑色高密度聚乙烯，外層為白色高密度聚乙烯。具體技術要求見表2、表3。
2.成品拉索主要技術要求
斜拉索應符合《斜拉索熱擠聚乙烯拉索技術條件》（JT／T6-94）及以下要求：
（l）成品索的抗拉彈性模量應不小于1.9*105MPa；
（2）斜拉索的長度誤差應符合：ΔL＜0.0002L；
（3）斜拉索成品表面不應有深lmm的刻痕，不應有面積大于300mm2的損傷；
（4）應對每根斜拉索進行預拉以消除其非彈性延伸值和斜拉索受力后延伸不一致的影響。預拉時所施預拉力取設計恒載索力的
1.3～ 1.5倍，施力持續時間 10～
15min。在預拉斜拉索時應測定其在設計恒載時的彈性延伸值并與計算值進行校核；
（5）每根斜拉索還需進行長度復測。可在預拉卸載至20％時，測量索長，再換算為設計條件下的索長。長度誤差應符合要求；
（6）批量生產前應取3根試件進行靜載破斷試驗，試件長度（不包括錨固長度）不短于3m，規格為
SNS/S- 7 X 139，
199，265各一根。破斷荷載應不小于組成斜拉索的鋼絲標稱破斷荷載的95％，其靜載破斷延伸率應不小于2％。
三、正式生產前的準備
（1）在前些年，我公司與同濟大學就著手開發斜拉索風振雨振大科研項目，取得了一定的科研成果。此次，我公司又委托同濟大學就南京二橋斜拉索做了風（雨）振動分析及控制方案，即采用液壓阻尼器來減少斜拉索的振幅以達到減少和阻止斜拉索大幅度振動的目的，現已被南京二橋指揮部及設計所采納。
（2）根據設計對斜拉索外層PE的新要求，對原拉索的外徑進行了調整（表4）。
3.原設計斜拉索梁端錢具為叉耳銷軸式，后改為錨杯螺母式。同時，由于拉索外徑的調整，及設計未考慮連接筒外徑須精加工，冷鑄錨具連接筒外徑也作相應調整（表5）。
4.工藝上的準備
（1）由于拉索外徑為非常規尺寸，原有的擠塑模心模套已不適用。為此，我們根據拉索的外徑。每層PE的厚度，重新設計模心模套，力求選取最合適的PE拉伸比。
（2）南京二橋最長的斜拉索為
335.743m，超出了我公司常規的拉索張拉長度，故在超張拉工序上須改變方式。我們在張拉生產線的北端撤除了一根工具索，將成品拉索直接與張拉橫梁相連，改進張拉傳感器的固連方式。
四、斜拉索的制作
1.錨具的加工制作
（1）
錨具的加工工藝流程
（2）錨杯鍛件的熱處理工藝曲線圖（圖1）
（3）螺母鍛件的熱處理工藝曲線圖（圖2）
2.斜拉索的制作
（1）斜拉索工藝流程圖（圖3）
（2）根據索長及工況進行配長下料。將下料后的鋼絲置于儲線架上，由牽引機牽引，經
絞線機同向左捻3°士0．5°。扭絞角可按最外層鋼絲的扭絞節距測定，按下式計算：
α=arctan[π(d-φ)/l]
式中α--鋼絲束扭絞角（°）；
φ--單根鋼絲直徑（mm）；
d--鋼絲束最大外接圓直徑（mm）；
l－－最外層鋼絲扭絞節距（mm）。
（3）用高強度復合帶繞包經扭絞后的鋼絲束，繞包單層重疊寬度應不小于帶寬的1/3。繞包層數視規格而定。
（4）將繞包后的鋼絲束通過牽引進入擠塑機雙機頭，裹以熱擠高密度聚乙烯。在擠塑前調整編心，使護層厚度偏差控制在（+1.0，-0.5）mm。為達到較理想的護層PE性能，在擠塑后使索體通過-段熱水槽后再進人冷卻水槽。
（5）制錨。將鋼絲穿入錨板就位，在鋼絲端都進行液壓冷域，鋼絲域頭后將撤頭壓齊，住人冷鑄料，固化。其錨固機理為：在鋼絲端部設置一塊錨板，使鋼絲端部墩粗，錨杯內灌注特制的環氧混合料，即冷鑄料，在環氧混合料中有一定配比的鑄鋼丸，拉索受拉時，鑄鋼丸在混合料中形成承受荷載的構架，使錨板絲板產生一定位移，形成楔形原理，鑄鋼丸受到錨杯內壁的擠壓，對錨杯中鋼絲形成嚙合，使鋼絲獲得錨固。我們通過大量的試驗和計算，表明環氧混合料的承受壓力在100MPa左右就能達到錨固的要求。
（6）密封處理。密封料+密封圈+熱收縮套管。
（7）為確保錨具質量，達到真正的錨固效果，在制錨完成后，對每根拉索進行超張拉試驗。在超張拉前后用深度游標卡尺測錨板三點標記的深度，前后差的平均值作為該錨具錨板的回縮直；回縮值應不大于5mm。
（8）在超張拉卸載至僅剩20％時，用精度為1／5000的50m鋼卷尺，在鋼尺的兩端施加
50N的力，測量拉索長度，再換算為設計條件下的索長，長度偏差應ΔL應符合以下規定：
索長L≤100m，ΔL≤20mm；
索長
L＞
100m，ΔL≤0.0002L。
（9）索體包裝。尼龍紙+白布+防水彩條編織布。拉索以成盤形式包裝，拉索兩端錨具用塑料袋包裝后，再用防水彩條編織布包裹。每根拉索均掛有合格證，上面注明：制造廠家工程名稱、生產日期、編號、規格、長度和重量，合格證標牌應牢固地系于包裝層的兩端錨具處。
五、斜拉索的檢測
1.原材料的檢測
（1）鋼絲的進貨檢驗
高強度鍍鋅鋼絲是斜拉索最主要的原材料之一，其質量相當關鍵。為此，在鋼絲供貨廠家檢驗的基礎上，我公司在每批次中抽取5％進行進貨檢驗來保證質量，檢驗項目有：鋼絲直徑、抗拉強度、屈服強度、延伸率、彈性模量、反復彎曲、鋅層重量、硫酸銅試驗、鋅層附著性等。經過幾個批次的檢驗，結果表明，用于南京二橋大鋼絲完全滿足設計要求，主要技術指標的統計結果如下：
（2）錨具的檢驗
錨具的檢驗主要包括外形尺寸、化學成分、機械性能、探傷、表面質量的檢驗。外形尺寸主要是錨具的螺紋檢驗，因錨具的傳力部位是梯形螺紋部分，故對其要求也特別高。外螺紋的公差帶為7e，內螺紋的公差帶為7H，其既要保證強度，又要保證裝配容易。為保證螺紋的精度要求，我們對每種規格的螺紋配以止通規，每副止通規我們請上海緊固件研究所進行檢測標定。
對錨具而言強度要求是一關鍵指標，在計算強度保證的前提下，化學成分及機械性能指標控制尤為關鍵。因此，我們對錨杯、螺母鍛件按批次進行小樣的機械性能測試及化學成分檢驗，確保錨杯、螺母的材質達到設計要求的機械性能指標。同時，為改善材質的機械性能，在粗加工后須進行對錨杯和螺母進行調質熱處理，而熱處理結果的最終控制手段是通過工件表面的硬度測試，錨杯調質硬度嚴格控制在HB230－270范圍內，螺母調質硬度嚴格控制在HB210-250范圍內，南京二橋錨具硬度測試的結果完全符合設計要求。硬度測試的具體方法為：每一工件測試三點，測試部位見圖4所示。
對錨具的磁粉探傷和超聲波探傷我們請上海材料研究所進行100％檢測，先在錨具初加工調質熱處理后進行超聲波探傷，再在精加工后對錨具表面進行磁粉探傷，若發現不合格馬上給予剔除，對合格品上海材料研究所出具檢測報告，保證用于南京二橋的錨具100％合格。南京二橋的錨具表面為電鍍鋅處理，為消除氫脆現象，我們對每套錨具進行脫氫處理，并通過應力環試驗檢測其氫脆性。
2.拉索的檢側
由于拉索的特殊性，一旦發現不合格項，整根拉索報廢。為此，每一道工序的初檢復檢須相當認真仔細。南京二橋成品拉索的檢測項如表6所示。
另外，為防范鋼絲、拉索護層在運輸、施工過程受損，在生產過程中，改進鋼絲的吊裝方式，廢除原有的鐵勾，改為軟吊裝；在拉索正式出廠前，我們對每根拉索撤除原有的外包裝，進行表面護層的最終檢測，合格后重新包裝。另外，在鋼盤的硬接融部位，襯以較質物，防止由于碰撞使PE護層受損。
六、斜拉索的試驗
為保證拉索制作質量及驗證制索工藝的可行性，在正式生產或生產過程前須對3根試件進行治載砍斷試驗，每根試件凈長為3900mm。試驗結果完全達到設計要求，具體見表7。
七、結束語
通過我公司對南京二橋拉索制作項目的精心組織、精心施工、精心管理、精心安排，斜拉索質量完全達到設計要求。同時，通過南京長江第二大橋斜拉索的制作生產，使我公司斜拉索生產工藝更加合理、完善，在質量上更勝一籌。在今后，我公司將以南京二橋精品工程的制作經驗運用于每一個工程項目，為我國橋梁事業的發展做出更大貢獻。
