一座大桥上千吨,为什么上方的“钢丝”能撑住?
中国的基建能力在世界上都是名列前茅的,不管是铁路建设还是公路、桥梁方面的建设,我们中国制造从来就没有让人们失望过,为此很多国外的施工队都会向我们虚心学习,甚至有的国家还请我们过去帮忙修桥修路,例如英国、印尼、沙特、巴基斯坦等等,这也从侧面证明了我们中国制造的实力。就拿桥梁建设来说,中国这些年陆续开通了港珠澳大桥等著名的跨海大桥,当我们行驶在大桥上时,内心除了充满骄傲外,会不会疑惑大桥是如何建成的呢?尤其是连接大桥的钢丝绳,为什么钢丝绳那么细,却能撑得住成千上万吨的重量呢?
其实钢丝绳在施工队的专业术语中被称为钢绞线,这是悬索桥最显著的特征,钢绞线的作用非常强大,它起到了承受桥梁本身重量以及过往车辆重量的能力,很多大桥在建设时都会用到钢绞线,至于它为什么能承受住成千上万吨的重量,那就还要从它的制造过程来说起了。钢绞线其实是由无数个小钢丝合绳而成的,俗话说得好“一根筷子一折就断、十根筷子费劲吃奶的力也折不断”,大桥的钢绞线也是这个道理,无数个钢丝绑定在一起形成了强大的力量,那么这些钢丝绳又该如何选材呢?
首先钢丝必须是桥梁专用钢丝,合格的钢丝经过表面的热处理和拉拔之后才能进行下一步的操作,合格的钢丝还必须在表面涂上一层“油漆”它可能是镀锌或者是合金材料,作用就是让钢丝绳的韧性更强更坚固。当钢丝绳基本处理完毕之后,就可以进入到生产过程,钢丝需要经过拉丝、捻股、合绳这三道最重要的工序,小钢丝合成一股钢丝,小股钢丝再合成大股钢丝,最后再把它们放到分盘器中进行合绳,最终出来的成品就是钢绞线了。另外刚生产出来的钢绞线必须涂抹润滑油脂,这层油脂可以起到保护钢绞线的作用,并使其在恶劣的环境下长期使用,所以我们看到的大部分钢绞线看起来黑乎乎摸上去黏黏的。
最后投入到使用中的钢绞线抗拉能力非常强,完全能够承担得起大桥上千吨的重量,一般使用全钢丝绳承重的大桥也被称为预应力大桥,这种大桥具备很强的抗压能力,以及足够的韧性,所以使得这种大桥更能抵御地震台风等自然灾害,这一切的关键就是起到承重作用的“钢丝”。
最后校长总结一下,大桥上的“钢丝”之所以能够承重,那是因为它有一套非常完整的生产工序,最后的成品也被称为钢绞线,几十条钢绞线一起共同承担起大桥的重量。
跨海大桥使用的钢丝绳,为什么不会断裂?
跨海大桥使用的钢丝绳常年承受巨力,还被风吹雨淋,为什么不会断裂?他到底是怎么制造出来的?
首先我们来看一下钢丝绳的制作过程。一条完美的钢丝绳要经过钢丝成型和扭绳两部生产。钢丝的原料一般采用优质高碳钢,这些原料在进入生产线后,经过热处理、拉拔等生产工序后,为了提高钢丝性能,工人还会在钢丝表面涂上一层合金涂料,比如锌铝合金等。另外,在这个阶段,质检人员还会对钢丝的强度、韧性等各方面进行性能检测,检测合格的钢丝才可以进入钢丝绳的生产阶段。它的原理和拧麻绳相同,主要有拉丝、粘谷、集合绳三个工序,先将这些钢丝拉成统一的粗细,然后一一排列,通过分线盘、变形器等机器将钢丝拧成小古钢索,随后就进入了合绳阶段。
通常来说,一根钢丝绳由六股或以上的细钢索拧成,这些钢索经过变形器后会变成螺旋形,然后绞绳机会把这些钢索沿着绳心绞成一大股,通过压线瓦炸制后就形成了免致紧密的股绳。在合成的过程中,还会在绳索上涂一层防锈润滑油脂,以增加钢丝绳的使用寿命。钢丝绳生产出来后,还需要进行磷化处理,将钢丝绳浸泡在一定浓度的碳酸银溶液中,它的表面会形成一层防腐蚀的薄膜,经过这种处理的钢丝绳抗氧化能力、耐腐蚀性和强度都得到了提升。
在制作完成之后,钢丝绳还要经过力学性能、抗拉强度和抗疲劳性能,这是目前最常见的办法就是整绳破断拉力试验,用拉力机拉住绳索两端,在绳索断裂时确定他的破断拉力的大小,只有强度符合标准,才可以投入桥梁建设中。在桥梁设计时,每根钢丝绳的最大破断拉力及其能承受的最大重量都经过了精密的计算,因此,只要桥梁重量不超过钢丝绳己定的最大承重,它就不会断裂。
例如美国的金门大桥,1937年就建成了,至今已80多年了还在使用。当然,大桥上的这些钢丝绳的使用也是有讲究的,像钢丝绳竖着的这种叫悬索桥,斜着的叫斜拉桥,那两种桥又有什么差别呢?因为钢索方向不一样,桥梁受力结构有所不同。悬索桥以悬索主缆为主要承重构件,通过竖向钢索将桥面重量传到竹篮上,在由竹兰通过竹塔上的钢丝绳传到铆钉和主塔上,而斜拉桥已斜拉主缆为主要承重构件独揽,直接承受桥面荷载,再传到索塔上。
其次,两者的应用范围也不同。悬索桥的稳定更好,适合大风和地震区的需要,还可以建在比较湍急的水流上。南京长江第四大桥是中国首座三跨吊悬索大桥,在同大桥中居世界第三,被誉为中国的金门大桥儿。斜拉桥作为一种拉索体系,比悬索桥的跨越能力更好,跨径可达300到一千米,是大跨度桥梁的主要桥型。就像我国的苏通长江公路大桥,它也是世界跨径第一的斜拉桥。
升机械都把与DIEPA钢丝绳配套作为首选。
结构:外圈股数15股,每股结构为紧密型(外股钢丝由圆形而拉拔成多边形,每股直径压缩变小,股与股之间接触面增加,即所谓面接触),表面更加光滑,提高了抗冲击和耐摩性能。迪帕公司所有防旋转型钢丝绳外股均采用紧密型结构,反复卷扬的磨耗远低于非紧密型结构。 由于内圈结构为6(大)+6(小)股,重量和数量与外圈15股结构相当,内圈和外圈采用反方向绕股,是真正防旋转的钢丝绳。 采用同向捻,钢丝和每股同方向(Lang’s Lay),即所谓的线接触,减少了股与股,绳与绳,绳与卷轴之间的磨损,提高了寿命。 10毫米以上直径钢丝绳采用的细钢丝数量即高达328根,大为提高了柔韧性,更易于安装。
许多企业购买专利授权许可合法生产锰系磷化涂层钢丝绳,购买时主要索要发票并注明是锰系磷化涂层钢丝绳,建议约定磷化膜膜重范围,如10-30克/平米,防止被不法分子用光面钢丝绳冒充,仅供参考