CN108118616B - 铝包钢丝主缆索股及其制造方法 - Google Patents
铝包钢丝主缆索股及其制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及作为桥梁零件的悬索领域，具体为一种铝包钢丝主缆索股及其制造方法。一种铝包钢丝主缆索股，包括索丝(11)，索丝(11)为钢丝，其特征是，还包括防腐层(12)、绕束带(2)、锚碇(3)和浇铸料(4)，索束(1)的外侧面缠绕绕束带(2)，索束(1)两端的索丝(11)散开后各套入一个锚碇(3)内。一种铝包钢丝主缆索股的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：a.制标准；b.放丝；c.张拉；d.集束；e.缠绕；f.切断；g.酸洗；h.清洗；i.固锚；j.灌注；k.成圈。本发明制造方便，防腐性能优异，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及作为桥梁零件的悬索领域，具体为一种铝包钢丝主缆索股及其制造方法。
背景技术
主缆是现代悬索桥的主要受力构件，桥面的载荷通过主缆传递到桥塔和锚碇，主缆的耐久性决定了桥梁的使用寿命。我国从上世纪90年代开始采用国产高强度镀锌钢丝制作悬索桥主缆索股，钢丝表面镀锌后防腐性能较未镀锌时有很大提高。但是，国外近期对数座悬索桥主缆检查发现，镀锌钢丝仍存在氧化及锈蚀等现象。目前，防腐性能优于镀锌钢丝的镀锌铝钢丝开始作为悬索桥主缆索股的材料，然而，镀锌铝钢丝同样存在作为防腐层的锌铝层被逐渐消耗以至于最终失去防腐作用的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种制造方便、防腐性能优异、使用寿命长的桥梁用悬索，本发明公开了一种铝包钢丝主缆索股及其制造方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种铝包钢丝主缆索股，包括索丝，索丝为钢丝，其特征是：还包括防腐层、绕束带、锚碇和浇铸料，
防腐层为包覆在索丝外表面上的铝层，索丝以防腐层外侧面互相贴合构成索束，索束的外侧面缠绕绕束带，索束两端的索丝散开后各套入一个锚碇内，锚碇内灌注浇铸料将索丝和锚碇粘接成一体，浇铸料为锌铜合金。
所述的铝包钢丝主缆索股，其特征是：
位于两个锚碇之间的索丝的横截面按如下所述排列：
索丝共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝由2n+1根索丝依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝，相邻两层的索丝交错排列，最外两层的索丝数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝构成横截面为正六边形的索束，其中n为正整数；
相邻两个绕束带之间的间距都相等且所述间距都为1m～2m；
作为防腐层的铝层的厚度不小于40μm；作为浇筑料的铜锌合金中，铜的质量百分比不大于98%，锌的质量百分比不小于2%。
所述的铝包钢丝主缆索股的制造方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
a. 制标准：索丝选用钢丝，索丝的外表面镀有铝层作为防腐层，根据主缆索股的长度选用一根索丝制作标准长度的索丝，设标准长度的索丝在设计基准温度T0时的标准长度为I0，实际制作时的环境温度为T，则T时标准长度的索丝的截取长度I=I0+kI0(T-T0)，其中k为索丝材料的线热膨胀系数，即单位长度的材料变化了单位温度后在长度方向上的伸缩量，在索丝的两端施加张拉力使索丝平直，设索丝未施加张拉力时的长度为J0，索丝的横截面面积为S，索丝在施加了张拉力F后的实际长度J=J0+ J0，其中ε为索丝材料的杨氏弹性模量，即单位横截面面积且单位长度的材料在受到单位张拉力后的长度变化量；
b. 放丝：根据每根主缆索股中索丝的数量，将包括标准长度索丝在内的各根索丝依次放入每个放丝盘，从每个放丝盘中抽出索丝的一个端部，集束成正六边形的横截面；
c. 张拉：调节各个放丝盘的张拉力从各个放丝盘内牵引出各根索丝，使各个放丝盘的张拉力都保持一致，保证各根索丝受到的张拉力一致，进而保证主缆索股内各根索丝的长度一致；
d. 集束：根据主缆索股的长度要求，将从放丝盘中牵引出的各根索丝集束成横截面为正六边形的索束，其中一根索丝为标准长度的索丝，标准长度的索丝设于索束的最外层；
e. 缠绕：每隔一定间距在索束外侧面缠绕用于横截面定型的绕束带；
f. 切断：按标准长度将其余各根索丝都切断成标准长度；
g. 酸洗：用酸洗液酸洗用于套入锚碇部分的索丝两端以清除防腐层上的氧化膜；
h. 清洗：用清水洗净索丝两端的酸洗部位并避太阳直射晾干；
i. 固锚：将索丝的两端在锚碇内分散，在灌注容器内设置浇铸料，浇铸料选用铜锌合金，将锚碇和灌注容器都预热至预热温度t1，预热时用温度控制仪控制温度；
j. 灌注：将灌注容器内的浇铸料加热熔融温度t2，随后将浇铸料灌注至锚碇后冷凝，使索丝的两端通过浇铸料粘结在锚碇内，制成主缆索股，在加热时用温度控制仪控制温度；
k. 成圈：将主缆索股水平成圈后包装。
所述的铝包钢丝主缆索股的制造方法，其特征是：
步骤b时，每根主缆索股所包含的索丝数量为3n2+3n+1根，n为正整数；
步骤b和d时，索丝共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝由2n+1根索丝依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝，相邻两层的索丝交错排列，最外两层的索丝数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝构成横截面为正六边形的索束，其中n为正整数；
步骤e时，相邻两个绕束带之间的间距为1m～2m，绕束带的缠绕层数为6层～8层；
步骤g时，选用质量百分比浓度为95%的盐酸溶液作为酸洗液；
步骤h时，预热温度t1为150±10℃；
步骤j时，熔融温度t2为480±10℃。
本发明选用镀有铝层的钢丝制成主缆索股，铝极易和空气中的氧气发生化合反应生成氧化铝膜致密地覆盖在铝的外表面，从而起到防腐，也因此大大延长了主缆索股的使用寿命。
本发明的有益效果是：制造方便，防腐性能优异，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明中绕束带处的剖面图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种铝包钢丝主缆索股，包括索丝11、防腐层12、绕束带2、锚碇3和浇铸料4，如图1和图2所示，具体结构是：
索丝11为钢丝，防腐层12为包覆在索丝11外表面上的铝层，索丝11以防腐层12外侧面互相贴合构成索束1，索束1的外侧面缠绕绕束带2，索束1两端的索丝11散开后各套入一个锚碇3内，锚碇3内灌注浇铸料4将索丝11和锚碇3粘接成一体，浇铸料4为锌铜合金。
本实施例中：位于两个锚碇3之间的索丝11的横截面按如下所述排列：
索丝11共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝11由2n+1根索丝11依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝11，相邻两层的索丝11交错排列，最外两层的索丝11数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝11构成横截面为正六边形的索束1，其中n为正整数；通常n取3、4、6、7或8，相应的索丝11的数量分别为37、61、127、169和217；
本实施例中：相邻两个绕束带2之间的间距都相等且所述间距都为1.5m；
作为防腐层12的铝层的厚度不小于40μm；作为浇筑料4的铜锌合金中，铜的质量百分比不大于98%，锌的质量百分比不小于2%。
本实施例制造时，按如下步骤依次实施：
a. 制标准：索丝11选用钢丝，索丝11的外表面镀有铝层作为防腐层12，根据主缆索股的长度选用一根索丝11制作标准长度的索丝11，设标准长度的索丝11在设计基准温度T0时的标准长度为I0，实际制作时的环境温度为T，则T时标准长度的索丝11的截取长度I=I0+kI0(T-T0)，其中k为索丝11材料的线热膨胀系数，即单位长度的材料变化了单位温度后在长度方向上的伸缩量，在索丝11的两端施加张拉力使索丝11平直，设索丝11未施加张拉力时的长度为J0，索丝11的横截面面积为S，索丝11在施加了张拉力F后的实际长度J=J0+J0，其中ε为索丝11材料的杨氏弹性模量，即单位横截面面积且单位长度的材料在受到单位张拉力后的长度变化量；
b. 放丝：根据每根主缆索股中索丝11的数量，将包括标准长度索丝11在内的各根索丝11依次放入每个放丝盘，从每个放丝盘中抽出索丝11的一个端部，集束成正六边形的横截面；每根主缆索股所包含的索丝11数量为3n2+3n+1根，n为正整数；索丝11按如下所述排列：索丝11共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝11由2n+1根索丝11依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝11，相邻两层的索丝11交错排列，最外两层的索丝11数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝11构成横截面为正六边形的索束1，其中n为正整数，本实施例以n=3为例，相应的索丝11的数量为37；
c. 张拉：调节各个放丝盘的张拉力从各个放丝盘内牵引出各根索丝11，使各个放丝盘的张拉力都保持一致，保证各根索丝11受到的张拉力一致，进而保证主缆索股内各根索丝11的长度一致；
d. 集束：根据主缆索股的长度要求，将从放丝盘中牵引出的各根索丝11集束成横截面为正六边形的索束1，索丝11的排列方法和步骤b同，其中一根索丝11为标准长度的索丝11，标准长度的索丝11设于索束1的最外层；
e. 缠绕：每隔一定间距在索束1外侧面缠绕用于横截面定型的绕束带2；相邻两个绕束带2之间的间距为1.5m，绕束带2的缠绕层数为6层～8层；
f. 切断：按标准长度将其余各根索丝11都切断成标准长度；
g. 酸洗：用酸洗液酸洗用于套入锚碇3部分的索丝11两端以清除防腐层12上的氧化膜；
h. 清洗：用清水洗净索丝11两端的酸洗部位并避太阳直射晾干；
i. 固锚：将索丝11的两端在锚碇3内分散，在灌注容器内设置浇铸料4，浇铸料4选用铜锌合金，将锚碇3和灌注容器都预热至预热温度t1，t1取150±10℃，预热时用温度控制仪控制温度；
j. 灌注：将灌注容器内的浇铸料4加热熔融温度t2，t2取480±10℃，随后将浇铸料4灌注至锚碇3后冷凝，使索丝11的两端通过浇铸料4粘结在锚碇3内，制成主缆索股，在加热时用温度控制仪控制温度；
k. 成圈：将主缆索股水平成圈后包装。
Claims (2)
1.一种铝包钢丝主缆索股的制造方法，所述的铝包钢丝主缆索股包括索丝(11)、防腐层(12)、绕束带(2)、锚碇(3)和浇铸料(4)，
索丝(11)为钢丝，防腐层(12)为包覆在索丝(11)外表面上的铝层，索丝(11)以防腐层(12)外侧面互相贴合构成索束(1)，索束(1)的外侧面缠绕绕束带(2)，索束(1)两端的索丝(11)散开后各套入一个锚碇(3)内，锚碇(3)内灌注浇铸料(4)将索丝(11)和锚碇(3)粘接成一体，浇铸料(4)为锌铜合金；
位于两个锚碇(3)之间的索丝(11)的横截面按如下所述排列：
索丝(11)共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝(11)由2n+1根索丝(11)依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝(11)，相邻两层的索丝(11)交错排列，最外两层的索丝(11)数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝(11)构成横截面为正六边形的索束(1)，其中n为正整数；
相邻两个绕束带(2)之间的间距都相等且所述间距都为1m～2m；
作为防腐层(12)的铝层的厚度不小于40μm；作为浇筑料(4)的铜锌合金中，铜的质量百分比不大于98%，锌的质量百分比不小于2%；
其特征是：按如下步骤依次实施：
a. 制标准：索丝(11)选用钢丝，索丝(11)的外表面镀有铝层作为防腐层(12)，根据主缆索股的长度选用一根索丝(11)制作标准长度的索丝(11)，设标准长度的索丝(11)在设计基准温度T0时的标准长度为I0，实际制作时的环境温度为T，则T时标准长度的索丝(11)的截取长度I=I0+kI0(T-T0)，其中k为索丝(11)材料的线热膨胀系数，即单位长度的材料变化了单位温度后在长度方向上的伸缩量，在索丝(11)的两端施加张拉力使索丝(11)平直，设索丝(11)未施加张拉力时的长度为J0，索丝(11)的横截面面积为S，索丝(11)在施加了张拉力F后的实际长度J=J0+ J0，其中ε为索丝(11)材料的杨氏弹性模量，即单位横截面面积且单位长度的材料在受到单位张拉力后的长度变化量；
b. 放丝：根据每根主缆索股中索丝(11)的数量，将包括标准长度索丝(11)在内的各根索丝(11)依次放入每个放丝盘，从每个放丝盘中抽出索丝(11)的一个端部，集束成正六边形的横截面；
c. 张拉：调节各个放丝盘的张拉力从各个放丝盘内牵引出各根索丝(11)，使各个放丝盘的张拉力都保持一致，保证各根索丝(11)受到的张拉力一致，进而保证主缆索股内各根索丝(11)的长度一致；
d. 集束：根据主缆索股的长度要求，将从放丝盘中牵引出的各根索丝(11)集束成横截面为正六边形的索束(1)，其中一根索丝(11)为标准长度的索丝(11)，标准长度的索丝(11)设于索束(1)的最外层；
e. 缠绕：每隔一定间距在索束(1)外侧面缠绕用于横截面定型的绕束带(2)；
f. 切断：按标准长度将其余各根索丝(11)都切断成标准长度；
g. 酸洗：用酸洗液酸洗用于套入锚碇(3)部分的索丝(11)两端以清除防腐层(12)上的氧化膜；
h. 清洗：用清水洗净索丝(11)两端的酸洗部位并避太阳直射晾干；
i. 固锚：将索丝(11)的两端在锚碇(3)内分散，在灌注容器内设置浇铸料(4)，浇铸料(4)选用铜锌合金，将锚碇(3)和灌注容器都预热至预热温度t1，预热时用温度控制仪控制温度；
j. 灌注：将灌注容器内的浇铸料(4)加热熔融温度t2，随后将浇铸料(4)灌注至锚碇(3)后冷凝，使索丝(11)的两端通过浇铸料(4)粘结在锚碇(3)内，制成主缆索股，在加热时用温度控制仪控制温度；
k. 成圈：将主缆索股水平成圈后包装。
2.如权利要求1所述的铝包钢丝主缆索股的制造方法，其特征是：
步骤b时，每根主缆索股所包含的索丝(11)数量为3n2+3n+1根，n为正整数；
步骤b和d时，索丝(11)共有2n+1层，位于中间层即第n+1层的索丝(11)由2n+1根索丝(11)依次相邻排列，从中间层起依次向两侧以每行减少1根的方式分别排列n层索丝(11)，相邻两层的索丝(11)交错排列，最外两层的索丝(11)数量都为n+1根，共计有3n2+3n+1根索丝(11)构成横截面为正六边形的索束(1)，其中n为正整数；
步骤e时，相邻两个绕束带(2)之间的间距为1m～2m，绕束带(2)的缠绕层数为6层～8层；
步骤g时，选用质量百分比浓度为95%的盐酸溶液作为酸洗液；
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