近些年来,我国大跨度缆索桥梁建设从无到有,取得了较好的成绩,并且大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥建设技术处于国际领先水平。比如,西堠门大桥主跨1650m,位居世界第二;泰州大桥以2×1080m三塔二跨超越悬索桥2000m的跨度。与此同时,我国的桥梁缆索由开始时的盘条、钢丝原材料需要进口,到盘条、钢丝逐步实现国产化,一直到现在的缆索出口,为我国成为缆索桥梁技术大国和强国提供了坚实基础保障。 为了满足我国日益增长的交通需要,缆索桥梁正持续发展,由于没有其他材料可以取代,高强度钢丝和钢绞线、钢丝绳仍是大跨度桥梁缆索结构的基本原材料。桥梁对钢丝及其制品的综合性能和产量要求在不断提高的同时,异形钢丝也逐步应用于桥梁缆索结构,其在桥梁缆索结构中有较好的应用前景,但受到加工批量较小和加工成本较高的制约。异形钢丝在桥梁缆索结构应用主要有S形钢丝和Z形钢丝。目前,我国S形钢丝已经能够批量加工并在悬索桥主缆缠绕上应用,Z形钢丝等异形钢丝密封钢丝绳在国内也有专门标准,但没有类似产品在桥梁缆索中的应用。 我国异形钢丝生产起步较晚、企业重视不够 异形钢丝主要指非圆断面钢丝,从名称上区别于圆形钢丝。异形钢丝的特点是钢丝断面形状较复杂,尺寸精度要求较高,形状满足特殊需要,不须再切削加工。生产圆形钢丝主要采取拉拔加工,工艺比较简单,生产效率较高;异形钢丝生产则须要采用特殊模具通过拉拔、轧制或拉轧结合的方式来加工多种形状不同的钢丝,工艺相对复杂,生产效率比较低。 相关资料显示,异形钢丝产量较小,生产难度较大,质量较难控制,价值和效益不太明显,因而没有得到专业厂家的重视。由于起步较晚,我国生产企业采取特殊模具拉拔、轧制和拉轧结合的方式,虽然已能生产多种形状的异形钢丝,但在钢丝形状尺寸、公差、通条性能、外观和表面处理上仍与国外的先进技术有一定差距。因此,我国大部分用于高端产品的高质量异形钢丝还主要依赖进口,例如轿车气门簧用卵形钢丝等。近年来,由于我国国民经济发展的需要,异形钢丝的生产在我国开始得到重视和发展。 其中,异形钢丝中的S形钢丝主要用于主缆防护缠绕,提高缠丝对主缆的密封保护功能;Z形钢丝主要用来制造加工密封钢丝绳,这种钢丝绳主要用于客运索道、矿井提升、塔式起重机主索、挖掘机绷绳、大型建筑拉索等,国外一些国家将这种密封钢丝绳用于悬索桥主缆、吊索、斜拉桥斜拉索及拱桥吊索等桥梁缆索结构。 S形钢丝已成悬索桥主缆缠绕应用的方向之一 缆索是缆索桥梁的重要结构件,其中悬索桥主缆一般被认为是不可更换的结构件,斜拉索、吊索等虽可以更换,但更换成本较高并影响交通,因此桥梁缆索的安全长效和防护一直是桥梁结构研究的重点和难题。20世纪末~21世纪初,日本将S形钢丝取代圆形钢丝应用于主缆缠绕,并增加了主缆除湿防护,取得了较好的防护效果,被业内普遍认同。 悬索桥主缆S形钢丝缠绕相对于传统的圆形钢丝缠绕的优势有:S形钢丝作为主缆缠丝,缠绕后钢丝间相互压扣为一体,密封效果良好,能有效阻挡雨水和海雾凝结水的侵入,减缓酸性介质对悬索桥主缆的腐蚀,延长悬索桥主缆的使用寿命;同时S形缠丝和表层涂装或其他防护方式配合,能形成主缆外气密防护层,使主缆除湿系统得到基础保障。 同时,从近年国内外悬索桥建设情况看,S形钢丝已经成为新建悬索桥主缆缠绕防护的发展方向之一。