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亜杨吉机等:平行钢绞线和平行钢丝斜拉索对比分析设平行钢绞线和平行钢丝斜拉索对比分析杨吉新，喻桥，石旷，鲁晓威(武汉理工大学，湖北武汉430063)摘要:斜拉索种类的选择是斜拉桥设计时必须要考虑的重要因素，目前斜拉桥使用的斜拉索主要是平行钢丝斜拉索和平行钢绞线斜拉索,而这两种斜拉索又各有特点,在很多方面还是存在较大的差别。
为此,本文通过从拉索材料、制造工艺、张拉方法、张拉力的确定、力学性能、索力测量控制等方面对比分析两种拉索的优缺点，并结合桥梁设计理论分析两种拉索的适用性，为斜拉桥设计时斜拉索种类的选择提供一定的理论参考。
关键词:斜拉桥;斜拉索;张拉力;力学性能;索力测量中图分类号:U44&27文献标识码：A文章编号：1673-5781(2019)01-0038-030引言斜拉索作为斜拉桥的重要组成部分，其制造工艺、使用材料、结构形式随着斜拉桥形式和跨径的发展而不断变化，但是总的来说主要有两大类型,分别是钢丝斜拉索和钢绞线斜拉索。
在20世纪50年代到80年代,高强度的钢丝是大跨度斜拉桥斜拉索的主要选择，为了减小成索直径，一般将钢丝紧密平行排列，所以称之为平行钢丝斜拉索。
而从20世纪80年代开始，大跨度斜拉桥开始采用钢绞线斜拉索。
最初的钢绞线斜拉索孔隙率较大。
直到20世纪90年代，为了降低钢绞线的孔隙率，紧密型钢绞线斜拉索被提出，并在法国诺曼底大桥中成功应用⑴，从此钢绞线斜拉索开始不断发展。
作为目前斜拉桥主要采用的拉索类型，两者各有优缺点，为 T更好地选择拉索类型,需要全面对比分析两者的区别。
1基本概况对比1.1使用材料平行钢丝拉索直接由镀锌高强钢丝制成;同样平行钢绞线拉索所用的材料也是高强钢丝,不同的是它是先由多根高强钢丝(一般为5根或者7根)拧成一股成为钢绞线，再由钢绞线制成斜拉索，使用的钢绞线可以是光面钢绞线、镀锌钢绞线、环氧涂层钢绞线和超耐久性钢绞线。
从使用材料来看,两者并无本质区别，只是钢绞线通过对高强钢丝进行了预处理，而这一处理会使得钢绞线的弹性模量略低于单根高强钢丝，同时涂层和绞拧处理会使得拉索结构应力松弛损失相对增大⑵。
高速公路钢材渗铝与镀锌的对比高速公路作为我国20世纪80年代后期逐步发展起来的交通基础设施，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
护栏板，立柱，龙门架，灯柱等作为重要的维护设施，发展至今大部分仍停留在镀锌的水平上。
美、英等发达国家早已普遍采用热浸铝工艺，因工艺、成本等多方面原因，我国在这方面起步晚，发展也相对滞后，目前仅辽宁省推广普及，在吉林，海南等地也有应用，均取得很高的评价。
高速公路钢件经热浸铝工艺处理后，具备美丽的银白色光泽、良好的耐高温氧化、盐雾环境适应性、抗渗碳性、耐磨性等。
其防腐性能更是镀锌的5倍以上，对我国交通事业发展具有重要的意义。
一．环境影响：国家十二五明确提出建设资源节约型，环境友好型社会；1．就资源消耗而言：a.铝资源比锌资源丰富：冶炼一吨锌和一吨铝所消耗的能源及成本基本是一样的，但是权威文献提供，地球上铝的资源按现在的速度开采，已探明的资源可用500 年，这是指高铝矿，其实地球上的物质铝占8% ，而地球上锌的资源只够用90 年，这从2005 年锌价的飞涨也表明锌资源的短缺；b.渗铝更节约原材料：渗铝和热浸镀锌的成本比较。
除掉其它因素，对同样规格的一吨钢材进行金属防腐，耗锌量是耗铝量的 2.6 倍，因为铝的比重是 2.7 吨/m3，锌的比重是7.2 吨/m3；c.渗铝更显著减少钢材消耗：从防腐性能比较，钢材热浸镀锌只能在耐大气腐蚀和洁净淡水的环境中使用，而在工业、高温、海水等环境中就会失效，而渗铝钢材不但在大气腐蚀的环境下是镀锌钢材的5 倍以上，更重要的是在高温、高压、海水和硫化物、有机酸、无机盐等强腐蚀介质的情况下有着极好的防腐效果。
换句话说，渗铝钢的使用周期更长，能大大减少钢材的消耗，符合国家倡导的建设资源节约型社会趋势。
2．就对环境影响：a.镀锌会对环境造成污染：●加工环节：镀锌在加工环节就已经对环境造成污染——前处理的酸、碱，氰化物镀锌还含有剧毒的氰化物，而后处理的铬钝化都会对环境造成污染；●形成产品：镀锌的防腐而与其厚度近似成正比，在高速公路防腐上，镀锌层需达350g/㎡，而波形护栏更是达600g/㎡，才能达到理想的防腐效果。
关于镀锌钢丝拉索与环氧涂层钢丝拉索的说明
一、就两种拉索的钢丝防腐工艺作一个简单的分析。
镀锌层防护长久以来一直是钢铁材料主要的防腐方式。
预应力钢丝的防腐也主要采用热镀锌，从1993年开始的十几年中，桥梁钢丝一直采用热镀锌防腐。
环氧树脂涂层是一种非常有效的物理防护涂层，广泛应用于家电、办公用具、装饰性工程防腐领域，近几年也有用于预应力钢绞线的防腐，有环氧树脂涂层的预应力钢丝产品问世。
从镀锌钢丝和环氧涂层钢丝两者的特点分析，就一些普遍关心的问题作一个简单的说明：
1、镀锌层防护是阴极保护法，锌层作为阳极在构件整个的服役过程中牺牲自己保护钢基不受腐蚀，偶尔的镀层破损也不影响防腐体系的有效性，对工程施工中的表面损伤有较强的弥补作用；环氧树脂涂层是一种物理防护，化学稳定性极强，具有很强的防腐能力，但它的防护效果取决于涂层的连续性，一旦涂层破损，它的防护体系即失效，因而其涂层加工及后继施工必须确保其完整性。
2、镀锌钢丝在镀锌后还要进行稳定化处理，以获得需要的性能（强度、延伸、松弛性能等），特别是可以确保松弛性能。
环氧涂层的包覆是环氧钢丝的最终工序，由于要加温至230~250度，低松弛钢丝（松弛率小于2.5%）经过包覆环氧涂层过程后，钢丝的松弛率会升到4%~6%，普通松弛钢丝的松弛率也会大大增加。
3、镀锌层与钢基是合金层结合，与钢基为一个整体，锌层对锚固没有不利影响，镀锌钢丝用于桥梁拉索已有较长历史，其可靠性已得到工程的验证。
环氧涂层是一个物理涂层，它与钢基的结合是物理吸附，不能成为一个整体，与锚具的锚固是否可靠需要大量试验来验证，用于桥梁拉索目前没有工程实例，其可靠性有待验证。
镀锌和环氧锌基
镀锌和环氧锌基是两种不同的防腐涂层，它们在成分、性能和应用方面存在一些差异。
1. 成分：镀锌涂层主要由锌和铬酸盐组成，而环氧锌基涂层则由锌粉、环氧树脂和颜料等组成。
2. 性能：镀锌涂层具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和耐候性，但附着力较差，容易脱落。
环氧锌基涂层具有较好的附着力和柔韧性，能够适应基材的变形，不易开裂或脱落，但其耐腐蚀性能相对较差。
3. 应用：镀锌涂层广泛应用于建筑、桥梁、公路、铁路等领域，用于保护钢材和混凝土不受腐蚀。
而环氧锌基涂层则主要用于室内和室外装修、家具、汽车等领域，起到美化外观和保护基材的作用。
总的来说，镀锌和环氧锌基涂层各有优缺点，应根据具体需求和用途选择合适的防腐涂层。
.钢管：黑铁管〔不做任何处理的钢管〕.焊接钢管SC〔把钢带卷成管,接缝用高频焊接,只考虑制造工艺,不管镀不镀锌>镀锌钢管DN〔热镀锌是先将钢管进行酸洗,为了去除钢管表面的氧化铁,酸洗后,通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗,然后送入热浸镀槽中.热镀锌具有镀层均匀,附着力强,使用寿命长等优点〕价格较高.镀锌钢管有薄壁的,就是作为电线管,薄壁镀锌钢管JDG.现在现场钢管不是采用焊接钢管〔SC价格相对低,经济性高,〕就是用薄壁镀锌钢管JDG〔施工对不会傻傻的用和焊接钢管同样壁厚的镀锌钢管,他会用镀锌但采用薄壁〕.JDG管〔套接紧定式镀锌钢导管、电气安装用钢性金属平导管〕KBG和JDG区别KBG为扣压式镀锌薄壁电线管,其连接是用扣压钳子,将管道和管件压出小坑,紧密连接.JDG为紧定式镀锌薄壁电线管,其连接靠管件顶丝顶紧管道,达到紧密连接.其以上两种产品,全国各省市均有不同厂家,不同品牌在生产.扣压紧定与套接紧定KGB管壁厚与JDG有很大区别,JDG除了16的管壁厚为1.2以外,其余全部为1.6.KGB管壁厚和管大小有关.大于16的也有1.2的,更有的1.0的也有使用JDG管应注明内外壁做热镀锌,壁厚不小于1.6mm<潮湿环境下敷设壁厚不能小于2.0mm>,KBG壁厚满足不了.钢管敷设：电气配线保护使用的钢管一般多选用焊接钢管有时也选用镀锌钢管,施工中应按设计图纸确定使用的钢管类型或规格.焊接钢管有薄钢管和厚钢管两种.薄钢管也称电线管,厚钢管焊接钢管就是常用的低压流体输送钢管〔俗称水煤气管>,.4.钢管不应有折扁和裂缝,管内应无铁屑与毛刺,切断口应平整,管口应光滑.5.焊接钢管在使用前应除锈,并刷防腐漆.6.暗敷在混凝土内的钢管,钢管外壁一般不刷防腐漆,原因是油漆会影响混凝土和钢管的结合,影响土建结构.但是,混凝土中敷设的钢管内壁仍应刷防腐漆.除直埋设于混凝土内的钢管,只对钢管内壁刷防腐漆外,无论是明配或暗配的所有焊接钢管,均应在钢管的内壁和外壁刷防腐油漆. 除埋于土层内的焊接钢管外壁刷两度沥青漆外,其余情况下,均应刷红丹防锈漆. 当采用镀锌钢管时,如果锌层有剥落,也应补刷防腐漆:如果设计中对防腐施工有特殊要求时,应依照设计进行防腐处理.现场AR箱〔末端配电箱用最多的还是SC管焊接钢管〕；JDG管因为施工现场最大管径用到32 管〔相当于SC25,JDG32都很少,一般用到25〕,JDG超过32要专门的喂弯器,所以JDG一般用在报警线,线径小.镀锌钢管比焊接钢管贵,但不用做内外壁的防腐,不用刷防锈漆,施工方便,暗敷设焊接钢管内壁要刷防锈漆.明敷设焊接钢管内外壁都要刷.所以造价也不会差太多两者.镀锌钢管壁厚比镀锌钢管小.08民规8．3．2 明敷于潮湿场所或埋地敷设的金属导管,应采用管壁厚度不小于2．Omm 的钢导管.明敷或暗敷于干燥场所的金属导管宜采用管壁厚度不小于1．5mm的电线管.1 / 1。
“双腾”牌钢丝网骨架塑料复合管与其它管道产品的性能比较表1钢骨架塑料复合管和钢管性能比较
表2钢骨架塑料复合管和普通聚乙烯管在输送燃气介质时的比较
表3 钢骨架塑料复合管和玻璃钢管性能比较
表4 钢骨架塑料复合管和球墨铸铁管
表5 钢骨架塑料复合管和钢衬塑料管的性能比较
2、钢衬塑料管的翻边处极易由于热胀冷缩而产生裂缝，从而导致外部钢管腐蚀。
3、制作工艺使得该类管材定长尺寸较短，管线接口较多，泄漏隐患较多。
表6 钢骨架塑料复合管和钢板网复合管的性能比较。
镀锌钢管的分类镀锌钢管分冷镀管、热镀管,前者已被禁用,后者还被国家提倡暂时能用.热镀锌管热镀锌管是使熔融金属与铁基体反应而产生合金层，从而使基体和镀层二者相结合。
热镀锌是先将钢管进行酸洗,为了去除钢管表面的氧化铁,酸洗后，通过氯化铵或氯化锌水溶液或氯化铵和氯化锌混合水溶液槽中进行清洗,然后送入热浸镀槽中.热镀锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。
冷镀锌管冷镀锌就是电镀锌，镀锌量很少，只有10－50g/m2，其本身的耐腐蚀性比热镀锌管相差很多.正规的镀锌管生产厂家，为了保证质量,大多不采用电镀锌(冷镀）.只有那些规模小、设备陈旧的小企业采用电镀锌，当然他们的价格也相对便宜一些。
目前建设部已正式下文，淘汰技术落后的冷镀锌管，今后不准用冷镀锌管作水、煤气管.热镀锌钢管:钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应,形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。
合金层与纯锌层、钢管基体融为一体。
故其耐腐蚀能力强。
冷镀锌钢管：锌层是电镀层，锌层与钢管基体独立分层.锌层较薄,锌层简单附着在钢管基体上,容易脱落。
故其耐腐蚀性能差。
在新建住宅中，禁止使用冷镀锌钢管作为给水管。
镀锌钢管的重量系数公称壁厚mm2.02。
52。
83。
23。
53.84.04。
5系数c1.0641。
0511。
0451。
0401.0361。
0341。
0321。
028注钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。
在钢管标准中，根据不同的使用要求,规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等.:钢的牌号：Q215A；Q215B；Q235 A；Q235B试验压力值/Mpa：D10.2—168.3mm为3Mpa;D177.8-323。
9mm为5Mpa［编辑本段]镀锌钢管的用途常说的镀锌管，镀锌管的用途现在煤气、暖气用的那种铁管也是镀锌管，镀锌管作为水管,使用几年后，管内产生大量锈垢，流出的黄水不仅污染洁具，而且夹杂着不光滑内壁滋生的细菌，锈蚀造成水中重金属含量过高，严重危害人体的健康。
钢材镀锌的区别挂镀VS吹镀挂镀不同于吹镀，挂镀上锌量高，锌层厚度能达到350微米以上，一些大件的钢铁产品适用于挂镀，如厚壁方管、螺旋管、大口径厚壁直缝焊管、工字钢、槽钢等管材与型材，挂镀工艺是先将材料进行了相关的酸洗，为了去除材料表面的氧化铁部分，酸洗后，通过氯化铵或是氯化锌水的这些溶液或者是氯化铵以及氯化锌的混合水溶液在槽中进行相关的清洗，然后再送入到热浸镀的槽中。
经过挂镀生产出来的产品，具有耐腐蚀，抗氧化，使用的寿命可以达到40-50年。
缺点是吊镀表面不均匀，容易产生锌瘤和锌渣，美观方面比吹镀差，并且对锌的浪费较大。
吹镀产量较高，适用于一些小的钢铁产品，如角钢、小口径管材，薄壁管材，且产品最薄不能低于1.2mm，锌层厚度在100微米左右。
吹镀工艺也是先将材料进行了相关的酸洗，基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌铁合金层。
合金层与纯锌层、材料基体融为一体，然后用气刀即气压对着需镀锌的材料吹压减薄镀层到需要的目标镀层厚度来均匀新层面，经过吹镀生产出来的产品表面光滑，有光泽，且同样具有耐腐蚀，抗氧化等优点。
但使用寿命相对较短，通常使用年限在20年左右。
热镀锌VS电镀锌从锌层质量来看，电镀锌可得到均匀的镀锌层，其中的金属夹杂物含量很少;当钢铁工件表面清洗干净是，锌层附着牢固，弹性好。
热镀锌由于产生的Zn—Fe合金层很脆，因此热镀辞工件的再加工能力降低，会导致锌层脱落、剥离，同时锌层厚度不均，热镀锌层厚度不易控制。
从耗锌量来看，电镀锌的“耗锌量”就是锌在工件表面上的沉积量。
而热镀锌中大量锌耗在锌液表面氧化形成锌灰，以及因为锌对锌锅、工件、吊具等“浸蚀”而产生的锌渣上，同时热镀锌层的不均匀性也会使锌耗增加。
两者相比，习惯上比较取值为：热镀辞“锌耗”比电镀锌“锌耗”高20~—30%。
从操作条件来看，电镀锌操作环境好，但工艺流程长且复杂，对工件表面洁净度要求高，因而对操作人员的技术水平要求也高。
