苏通大桥是交通部规划的沈阳至海口的国道主干线跨越长江的通道,是一座主跨1088m的双塔双索面全钢箱梁斜拉桥。斜拉索是斜拉桥是很重要的受力构件之一,而镀锌钢丝则是斜拉索中主要的承载材料。为确保苏通大桥斜拉索用镀锌钢丝的质量和施工进度,实现1770MPa级斜拉索用镀锌钢丝的国产化,宝钢从2006年2月开始实施斜拉索用镀锌钢丝规模化生产的技术攻关工程,至2007年3月底结束。1技术条件分析1.1技术要求分析桥梁缆索(平行钢丝索)用镀锌钢丝分成2大类:(悬索桥)主缆用镀锌钢丝和(斜拉桥)斜拉索用镀锌钢丝。
桥梁斜拉索用镀锌钢丝的技术标准,在国内主要采用GB/T17101《桥梁缆索用热镀锌钢丝》,在国际上主要有《预应力热镀锌圆钢丝和钢绞线》。在GB/T17101中,镀锌钢丝产品的强度等级一般高为1670MPa;在发达国家同类产品的标准中,1770MPa强度等级的镀锌钢丝产品也只有NFA35—035。苏通大桥斜拉索用镀锌钢丝在这2个标准的基础上提出了更高的技术要求,从而形成了具有更高难度的苏通大桥斜拉索用镀锌钢丝技术条件。在前、后张紧轮之间,镀锌钢丝受到张力的同时被感应炉加热而完成稳定化处理,从而形成了双张紧工艺技术方案。张力的大小可以通过PLC控制系统随时调整,当去掉前张紧轮3时,又形成了单张紧模拔工艺的布局,灵活性很大。在镀锌钢丝试生产阶段,对2种不同工艺技术方案进行研究,结果如下。(1)采用双张紧工艺的镀锌钢丝扭转次数高,试样断口平整且与试样轴心线垂直,如图3a所示;单张紧模拔工艺条件下的镀锌钢丝的扭转次数低,试样断口呈犬牙交错的撕裂状且与试样轴心线不垂直,如图3b所示。
通常扭转性能好的试样断口平整且与试样轴心线垂直。(2)在扭转性能的“同圈差”通条性试验中,单张紧模拔工艺的镀锌钢丝扭转性能波动大、不稳定;双张紧工艺的镀锌钢丝比较稳定。武汉大通监理公司苏通大桥C3J标斜拉索监理组对宝钢采用双张紧工艺试制的镀锌钢丝成品随机取样所做的通条性检验,证实了双张紧工艺对改善和提高镀锌钢丝的扭转性能层较为光滑;双张紧工艺由于去掉了拉丝模,稳定化过程中未能对镀锌钢丝表面起到有效的加工作用,使得热镀锌钢丝的表面比较粗糙。但是,由于单张紧模拔工艺在减径模压缩率(通常为10%～25%)的作用下,镀锌钢丝产生了塑性变形,金属结构的位错密度增加,使扭转性能下降;反之,双张紧工艺在稳定化过程中镀锌钢丝未受到塑性变形,故其扭转性能要好得多。通过分析,提出了新的“双张紧+限径模”工艺技术方案,这一方案就是在双张紧工艺的基础上,增加一个限径模。限径模的内径按成品公差的上限设计,目的是使镀锌钢丝过模时尽可能不参与塑性变形,同时对表面粗糙的镀锌层起到加工、规圆的作用。