[发明专利]桥梁用不锈钢丝冷铸锚索及其所用拉索

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁用不锈钢丝冷铸锚索及其所用拉索。

背景技术

拉吊索桥梁以其美观大方，跨越能力大等优点，被广泛应用，但近年来却病害频发，究其原因，传统拉吊索采用的是高强碳素钢丝或钢绞线，其结构十分纤细，且长期处于高应力状态下，对外界侵害比较敏感，随着使用年限的增长，逐步暴露出防腐层老化、锈蚀、断丝等病害，严重者出现拉吊索断裂，引起桥梁坍塌事故。调研资料表明，目前拉吊索桥梁换索周期一般为5～20年，远小于设计使用年限。目前世界各国采取的改进措施主要从拉索防护材料、索体结构等方面着手，从实际应用效果来看不十分理想，一个新的解决思路是利用不锈钢丝代替高强碳素钢丝，充分利用不锈钢的耐蚀、耐磨、高强等优良性能，从而彻底解决拉吊索钢丝锈蚀病害这一顽疾。

中国发明专利CN102534424A公开了一种不锈钢、桥梁拉吊索用不锈钢丝及其制备方法和应用，该桥梁拉吊索用不锈钢丝在提高强度的同时有较好的耐腐蚀性能。CN102534424A中实施例1的桥梁拉吊索用不锈钢丝TQS-1的性能最好。

中国发明专利CN103088754A公开了一种桥梁用不锈钢拉吊索装置，设置在拉吊索桥梁上，所述拉吊索装置(20)包括：

用于承受拉力的拉索，所述拉索由不锈钢钢丝集合而成；

张拉端锚具(21)和固定端锚具(22)，分别用于配合锚固在所述拉索的两个端部，并用于传递拉索的索力；以及

防护件(23)，连接在所述固定端锚具(22)和张拉端锚具(21)之间，用于防护所述拉索裸露在所述锚具外的部分(图1)。所述拉索用氮含量为0.6％左右的高氮奥氏体不锈钢TQS-1，加工成盘条和钢丝后用于桥梁拉吊索材料，可以代替涂敷环氧树脂镀锌钢丝。在满足桥梁拉吊索对钢丝高强度的要求的同时，实现了抗腐蚀的目的，增强了拉吊索装置的整体寿命。

冷铸锚拉索在桥梁建设中应用非常广泛，特别是在斜拉桥、吊杆拱桥和悬索桥的应用，冷铸锚目前使用的索体一般是由19～471根直径为￠5或￠7mm的高强钢丝组成的各种规格成品索索体，业内也称作平行钢丝拉索，该平行钢丝拉索和冷铸锚锚具组成整套平行钢丝冷铸锚拉索作为桥梁的受力部件使用(CN102587278A)。平行钢丝冷铸锚拉索，以其诸多优势从70年代在欧洲和日本开始使用，至今已被广泛使用。但由于其要求整体制造、整体运输和整体安装，在某些特定环境下受到限制。平行钢丝冷铸锚的拉索，整体在工厂制造。平行钢丝索由φ5mm或φ7mm高强度镀锌钢丝(抗拉强度σb＝1600Mpa左右)组成，一般排列成六角形，表层由玻璃丝布包扎定型后用热挤高密度聚氯乙烯(HDPE，简称PE)塑造成正圆形截面。这种拉吊索具有厚镀锌层(锌层300g/m)和厚PE层(厚度6mm以上)的双重防腐保护。按下料长度切割后，将钢丝束穿入冷铸锚中，钢丝尾镦头后锚定在锚板上，再在锚体内分段常温浇灌环氧树脂加铁丸和环氧树脂加岩粉(辉绿岩)等混合填料，使锚体与钢丝束之间的刚度匀顺变化，避免在索和锚的交界处刚度突变。最后，将冷铸锚头加热养生固化，加热温度约150℃。由于是在常温下浇铸填料，不同于传统的锌基合金填料的浇铸温度，故相对而言称为“冷铸锚”。冷铸锚的锚固力，由锚筒的圆锥体内腔和筒内填料的横向挤压力承受。在正常情况下镦头不受力，只是作为安全储备。运输需中，钢索必须盘绕在圆筒上。为避免索的钢丝产生过高的弯曲应力和外包PE套被撕裂，一般规定圆筒直径不小于索径的20～25倍。对大跨斜拉桥，拉索索径可达200mm，索长在200m以上，其圆筒直径超过4m，这将给陆路运输(火车或汽车)造成困难，当桥位处无水运条件时，例如山区或内陆水库，更难解决。为方便平行钢丝索在圆筒上的盘绕，在工厂制造中常将索扭转一个2°～4°的小角(增加柔性)，此小扭角不影响索的特性(弹性模量和疲劳性能)。鉴于平行钢丝拉索打盘及运输有一定困难，因此在现代大跨度斜拉桥中提出拉索分散制作、现场安装成索的要求。

在锚具设计中，钢丝的锚固长度是一关键技术参数，直接关系到锚具锚固性能。用于制作拉吊索装置中拉索的不锈钢丝，在满足不锈性、耐腐蚀性的前提下，还应具有优异的力学性能和工艺性能。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是如何提高桥梁用冷铸锚索中拉索的塑性、疲劳性能和工艺性能。

为了提高桥梁用冷铸锚索中拉索的塑性、疲劳性能和工艺性能，本发明提供了由名称为GQS-1的桥梁拉吊索用不锈钢钢丝(以下简称不锈钢钢丝GQS-2)。不锈钢钢丝GQS-1在保持较高强度(规定非比例延伸强度(Rp)、抗拉强度(Rm)和耐腐蚀性能的同时提高桥梁拉吊索用不锈钢丝的塑性、疲劳性能和工艺性能。