VSL钢绞线斜拉索体系的对比
斜拉桥施工技术之斜拉索图文并茂
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平行钢丝拉索结构
平行钢丝拉索 成品索断面图
平行钢丝拉索冷 铸镦头锚构造图
日渐常用的一种。1978年法国建造的勃洛 东纳桥，主跨为(143.5+320+143.5)m，首次采用60φj15.2mm钢绞线拉索， 应用至今已有26年。在近20年中，钢绞线拉索在欧美、日本等国家得到了 广泛的应用。我国1980年在广西红水河修建的主跨96m的铁路桥，首次采 用了10φ5.2mm钢绞线作拉索，锚具采用的是销式组合锚具。采用自锚体 系夹片式群锚作为钢绞线锚具的新型拉索，在我国应用还不到10年，最早 是在湖南的浏阳河大桥上使用，因其材料强度高(抗拉强度大于1860MPa)、 牵挂索容易、张拉机具吨位小而有一定优越性。
钢绞线拉索的锚具，早期采用的是销式组合锚、弗氏锚、楔型锚等。随着 锚具的不断开发、研制、创新，国外有Fressgent和VSL公司先后研制了自 锚夹片式群锚体系；国内有HVM、OVM、VSL等厂家生产的自锚夹片式 群锚，均广泛地应用于钢绞线拉索的锚固上。这种锚具退锚方便、锚固效 果好、操作简便。但钢绞线斜拉索的锚具、夹片、钢绞线三者的工作性能 以及拉索在低应力状态或高应力幅与振动疲劳作用下易出现夹片松动导致 滑丝现象，值得引起计者与施工者密切注意。
1968年5月在美国新港悬索桥上第一次应用平行钢丝索， 从此大跨径桥梁建设所需的高强材料实现了一大飞跃。 1986年我国在广东九江大桥2×160m跨的独塔斜拉桥上， 采用了由当时的湖南路桥总公司与重庆交通科研所在工 地共同研制出的我国第一根热挤PE防护扭绞型平行钢丝 拉索(又简称PWS索)，这为我国在这一领域的开拓和发 展奠定了可贵的基础。历经近20年的发展，我国拉索的 设计和生产进入了国际先进行列。已建南京长江二桥拉 索最长为337m，重27000kg由241φ7mm高强钢丝组成； 在建的江苏苏通长江大桥，主跨1088m，最长索约582m， 索径170mm，索重达65000kg。
斜拉索施工解析
3.9.1概述本桥主桥采用双塔单索面斜拉桥，主跨120m，边跨70m。
斜拉索采用钢绞线，每束拉索由31根φj15.25mm镀锌钢绞线组成，标准强度R b y=1860Mpa，最大索力控制在3230KN左右，两端采用钢绞线拉索锚具。
斜拉索在主梁上的纵向基本间距为5m，纵立面上的每根斜索由横桥向并排两根组成，横向间距为 1.0m，塔上竖向间距为2.33m，索与梁的水平夹角为25°，斜拉索在塔顶连续通过鞍座，两侧对称锚于梁体。
每个塔上设有8对32束斜拉索，全桥共64束。
3.9.2斜拉索安装工艺流程图。
3.9.3 斜拉索制作斜拉索是斜拉桥的生命线，其制作的质量至关重要。
斜拉索的制作由专业厂家完成，其具体工艺要求如下：3.9.3.1 镀锌钢丝3.9.3.1.1斜拉索采用标准强度为1860Mpa的Φj15.25mm镀锌钢绞线制作。
将其断面排成正六边形或缺角六边形，且进行大捻距轴心左旋扭绞。
斜拉索采用双重防腐措施，每股镀锌钢绞线外包裹PE，钢绞线外套PE管，这样大大减少了斜拉索松散的可能性。
位于索鞍处的钢绞线为裸索，也采取相应的防腐措施。
进货验收时应对材料制作方法、机械性能、尺寸及允许偏差、加工成品和表面要求、试样数量、质量证明书、包装和标准等进行检查。
3.9.3.1.2检验规则a、检验分类产品检验分为出厂检验和型式检验出厂检验可由生产厂的质量检验部门在日常生产中进行也可由用户指定的第三方代理机构进行。
生产厂家的质量检验部门或第三方代理机构应出具每批产品的检验报告，作为该批产品的质量依据。
型式检验凡属下列情况之一者，应进行型式检验：a）原料、工艺等有较大改变时；b）生产设备改造后或生产过程中设备发生较大故障时；c）产品长期停产后，恢复生产时；d）出厂检验结果与上型式检验有较大差异时；e）国家质量监督机构提出进行型式检验时。
b、判定规则和复检a）当全部检验项目均符合本标准规定时，试样所代表的产品为合格产品。
钢绞线斜拉索索力监测与应用
钢绞线斜拉索索力监测与应用王先丽【摘要】Steel strand is the key component in the system of bridge stress,and the stress state or the size is an important index to evaluate the health condition of the cable bridge.Based on the principle and the main circuit structure of magneto elastic effect,the coupling relationship between stress and mag-netic flux and the characteristics of magnetic domain of steel strand is analyzed,and a typical sensor mag-netic circuit structure is proposed and the stress testing system of the steel wire is constructed.Then,the test system is applied to the cable force monitoringof a bridge and comparison its monitoring and design values,we can draw a conclusion that the two have a good consistency and the monitoring value is more accurate,it is shown that the steel strand stress monitoring system based on the magneto elastic effect has high precision and repeatability,it can meet the requirements of engineering construction quality and construction safety of the bridge cable,and can also provide reference for the cable force and deformation monitoring of the structure.%钢绞线是桥梁结构体系中的关键受力部件，钢绞线的应力状态是评价拉索桥梁健康状况的重要指标。
斜拉索工程体系转换施工方案(单根张拉 护套管吊装)
体系转换施工方案（一）、斜拉索工程概况1、主塔及鞍座本桥主桥单幅桥分别设有两个索塔，索塔为门架式并布置在主梁两侧，顶部设置有连接横梁，索塔桥面以上高约20m，上塔柱采用工字型截面。
斜拉索在塔上竖向基本索距为 1.2m，并通过鞍座穿过塔身。
塔身斜拉索转向索鞍座采用分丝管结构形式，分丝管由49或55根Ф28×3mm的钢管焊接成整体，埋设于混凝土塔内，在索鞍的斜拉索出口处设相应的抗滑锚装置，并内灌注环氧砂浆以达到防止钢绞线滑动的目的。
2、主梁主梁为预应力钢筋砼连续箱梁，箱梁截面高度自塔柱向跨中逐渐变小。
斜拉索穿过箱梁两侧并锚固于箱梁两侧底部，斜拉索张拉端设在箱梁底。
单幅桥箱梁顶部宽度约为21.5米，两幅桥之间间距为0.1米。
3、斜拉索（1）、斜拉索编号如主桥桥型布置图1所示，拉索编号方法为：1）、自塔柱向跨中编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#。
2）、自小桩号向大桩号方向，两个主塔分别以A、B为编号。
（2）、斜拉索组成本桥上、下行单幅桥斜拉索均为双索面，斜拉索采用扇形布置，每个索塔共设7对斜拉索，在横向分为2排，索体在梁上间距为7.5m。
斜拉索采用柳州欧维姆机械股份有限公司生产的OVM250平行钢绞线拉索，斜拉索采用ф15.24mm环氧涂层高强钢绞线，强度为1860Mpa，弹性模量为1.90～2.0×105Mpa；延伸率≥3.5%，其疲劳性能为：应力上限为0.45δb，应力幅为250Mpa的情况下，受200万次荷载作用后不断裂。
斜拉索锚具采用可调换索式锚具，共有两种规格，其中1#至5#采用OVM250AT—49型、6#至7#索采用OVM250AT—55型。
（3）、索体防护斜拉索共采用四层防腐措施，其分别为：第一层为钢绞线外环氧涂层；第二层为无粘结筋专用油脂；第三层为热挤HDPE层；第四层为斜拉索整体外套HDPE整圆式护套管，其规格为Ф235×11。
锚头外露钢绞线填注无粘结筋专用防腐油脂，油脂符合JG3007－93《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》的要求。
斜拉桥施工讲义4—拉索
平行钢丝拉索与钢绞线拉索的比较
5．拉索的受力性能 平行钢丝拉索的材料强度较低，Rb≥1570MPa，但受力均匀性较好；钢绞线拉索的材料强度较高， Rb≥1860MPa，当为镀锌钢丝时，Rb≥1760MPa，但受力均匀性稍差。在应力上限为0.45 Rb，疲 劳次数为2×106次的相同条件下，两类拉索的疲劳应力幅均可达到200MPa。平行钢丝拉索抗挠 曲性能稍弱于钢绞线拉索。在相同设计荷载条件下，平行钢丝拉索的外径较小，直径比钢绞线 拉索小30％~40％，受力面积显著减少。 6．拉索的更换 两种形式的拉索在拆卸过程中方法是一致的，只在安装时有所不同。平行钢丝拉索的更换为整 索卸载、退锚、更换，是安装过程的逆过程，施工安全可靠，与钢绞线拉索相比，相对要简便 得多。钢绞线拉索安装过程为单根束牵引张拉，由若干根单股钢绞线束组装形成。在组装成索 后用水泥浆将若干根单股束浇灌形成整体，或在锚头处用环氧砂浆将单股束粘结成整体。换索 时，若按安装时的逆过程施工，对于压注了水泥浆的整索首先要将其分解为互相独立的若干根 单股束，在高空斜向空间索上施工，无疑是很困难的；当然，无粘结柔性钢绞线拉索不存在这 个困难。若采取整束卸载、退锚，则拉索锚具外露钢绞线应有足够的长度，保证拉索卸载时的 回缩量。因千斤顶油缸的长度有限，要分多次进行才能完成。其次，拉索营运几十年后，钢绞 线、夹片、锚环三者之间易产生金属互融现象，要使几十副夹片均能同步退出、顶进是有困难 的。近年来，已对钢绞线拉索的锚具作了改进，在夹片锚环处表面车螺牙，用镦头锚张拉杆与 锚环拧合连接。与平行钢丝拉索换索方法相同，但钢套管孔径要大，削弱了结构的受力性能。 7．拉索的造价比较 对于索长短于300m、索重轻于15000ks的拉索来说，两种型号拉索的总体费用相差不大。对于超 过上述长度与重量的拉索来说，受加工场地、运输、吊装的影响，平行钢丝拉索的总体费用要 超过钢绞线拉索。 综上所述，两种拉索各有优缺点。20世纪七、八十年代，国际上普遍采用平行钢丝拉索。 从90年代开始，钢绞线拉索的应用发展迅速，特别是欧美一些国家，受平行钢丝拉索加工制作 及进口平行钢丝拉索的限制而大量应用钢绞线拉索。平行钢绞线拉索的防护措施与锚固体系在 不断更新，我国在20世纪90年代后期也得到了一定发展。
热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索的检查与评定研究
热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索的检查与评定研究摘要：热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索在我国广泛使用，本文从四个方面（即：承力构件检测、防护体系检查、振动检测和异常状况检查）阐述了该类斜拉索的检查内容，从三个方面（即：钢丝评定、锚具评定和冷铸体评定）论述了该类斜拉索承载能力的评定。
此研究为热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索的检查、评定、维修和更换提供了积极参考。
关键词：热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索；检查；评定一、引言斜拉索是斜拉桥的生命线，其性能关系整座桥梁的安危。
近些年，我国修建了许多斜拉桥，但限于目前的材料能力和技术水平，斜拉索的耐久性并不能被可靠的量化和保证，目前技术能力不足以准确预测斜拉索的可靠性和使用寿命，传统检查和维修方法短期内无法代替。
我国的斜拉桥大都采用热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索，本文从该类斜拉索出发，阐述斜拉索的检查及技术评定方法。
二、检查内容斜拉索系统按功能不同可分为承力构件和防护构件。
承力构件是斜拉索的承力部件，主要包括高强钢丝、锚具及锚具冷铸体。
防护构件是防护和防腐部件，主要包括防护装置、防水装置、防腐材料等。
检查斜拉索时，应对斜拉索的索力特征、承力构件状况、拉索防腐体系、振动状况以及锚固区的空间位移状况进行检测，并结合以往资料，综合分析和评定斜拉索的使用状态。
2.1拉索承力构件的检测2.1.1钢丝检测每隔一定周期检测斜拉索钢丝的锈蚀状况，可采用无损探伤或剥开PE内窥法等方法，检查钢丝的锈蚀状况、测量锈蚀钢丝的实际有效面积，确定钢丝锈蚀等级。
2.1.2锚具检查每隔一定周期对拉索锚具进行检查，检查锚头是否锈蚀、松动、变形或开裂；镦头有无开裂或断裂；锚具内是否潮湿、积水；锚具泄水槽是否通畅；锚具的内缩值较出厂检验值有无变化；防腐油脂是否老化、失效等。
2.1.3索力检测大桥竣工时要进行全面的索力复测。
以后应根据车辆的流通及超载情况，每隔一定时期对索力进行检测，了解索力变化状况及松弛现象。
结合索力检测结果，必要时连带检测锚板内缩值和锚固区的位移状况，要重点对待索力变化较大的拉索。
VSL钢绞线斜拉索体系可靠性研究
圈３ Ｖ Ｓ Ｌ 强力跟进千斤顶及反力框架图
使用Ｖ Ｓ Ｌ 专利顶压千斤顶用 Ｉ Ｏ Ｏ ｋ Ｎ 使夹片的顶压工艺操作被应用在所有的 Ｖ Ｓ Ｌ 斜拉索 项目 中。固定端锚具夹片在安装后钢纹线被初始张拉后应尽可能立即 进行夹片顶压。张拉端
锚 具 夹 片 仅 在 斜 拉 索 调 试 完 毕 后 进 行 强 制 就 位。 如 桌 象 在 第 三 部 分 提 到的 第 二 阶 段 索 力 有 可
的 研 究 过 程 中 ｉ ｆ ｌ ｔ ＃ １ ｘ 的 经 验 和 试 验 结 ” 。 霭先 葛应 力 夹 片 ‘ 的 “ ” ‘ 的
９ ４ ８
Ｖ Ｖ Ｓ Ｌ 无粘结钢铰线斜拉索专辑
基本设计概念和两者之间的力学传递结构， 然后阐述 Ｖ Ｓ Ｌ 在研究斜拉索锚具， 特别针对夹片 与钢绞线锚固时可能出现滑丝的风险， 进行反复的研究， 并在此过程中掌握了如何处理以及解 决此技术问题的手段， 包括试验结果以确认原来的理论假设， 从而得出一套独特的 Ｖ Ｓ Ｌ 斜拉
阶段③第二次张拉应力
３ ０％ －４ ０ ％
阶段④最后调整力
３ ５ ％ 一４ ０ ％ ２ ５％ －３ ０ ％
叠合梁桥面
巧 ％ 一２ ５ ％
．
总 而言 之， 使 用夹 片 锚固 的 钢 绞 线 斜拉 索的 主 要 特 性有以 下 几点：
）
（ １ ） 由于施工载荷和风力， 在低应力时常常与一些振动联合在一起， 为了 保证钢绞线的可 靠锚固。Ｖ Ｓ Ｌ 处理这种状况的过程是夹片和锥孔的润滑， 夹片的强制就位、 以及 使用挡板。 （ ２ ） 确保夹片在就位阶段②， 在索力增加且没有张拉时夹片就位情况并与索力增长呈正 比， Ｖ Ｓ Ｌ 处理上述①状态采用前述提到的夹片和锥孔的润滑， 这种润滑手段还可以提供了临时 性的保护锚具在雨中和受潮产生锈蚀， 因为夹片 锥孔中发生锈蚀可能影响夹片 就位， 对于有可 能产生较大的增加索力的情况， 在此施工阶段顶压夹片是可以考虑的。 （ ３ ） 为确保钢绞线和夹片的可靠的永久锚固， 必须具有足够夹片与钢绞线咬合所产生的上 述提及的机械内锁， Ｖ Ｓ Ｌ 的处理程序是进行夹片顶压来确保夹片与钢绞线的机械内锁。另外， 对锚具进行永久防腐保护。 四， Ｖ Ｓ Ｌ 独有的专利性的保证夹片与钢绞线斜拉索可靠锚固的措施
钢绞线对比
不小于279KN（GB/T5224-2003）
钢绞线为右旋捻 钢绞线额定直径的14到18倍之间
至少279KN
参考弗列 西里
可参考国 标
可参考国 标
Fp0.1不小于240KN（参考EN 10138-3:2000）
规定非比例延伸力取Fp0.1至少248KN 规定非比例延伸力FP0.2：不小于251KN
<结果要求>:钢绞线在70%Fm 作用下应连续使用2百万次循 环无故障
最大拉力Fsup须保持在规定值的±2%的 范围内，输出的脉动拉力的幅度△F须保 持在规定值的±4%的范围内。 4.加载循环次数应为103左右;试验中应 力的循环频率应保持恒定，并在同系列
2ΔFa为两倍应力幅的等效负荷值， Sn为钢绞线的参考截面积。 3.在试验的全过程中，脉动拉伸的最大 应力保持恒定应力的静态测量误差应不 大于±1%。
1172g/m±24g/m（参考XP A 35-045-32000）
1178g/m（GB/T5224-2003）
1.172kg/m ±2%
可参考国 标
中心直钢丝的直径应比外层 螺旋钢丝的直径至少大2.0% （参考EN 10138-3:2000
线芯直径应≧1.02倍外围钢丝直径
中心钢丝直径加大范围不小于2.5% （GB/T5224-2003）
3.5 %.测量最大力量的总伸长率的计量 可参考国
器长度不得小于500毫米
标
参考NF EN 10002-1-2001 4.7
在有争议的情况下，才测量断面收缩 率，且其数值应该大于25%
GB/T 228-2002 19 断裂后最小横截面 积得测定应准确到±2%
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三、从防腐性能比较
纵观整根斜拉索，最薄弱的环节是锚头部位，也是防腐最重要 的部位。
根据FIP及交通部标准JT/T 771 的要求，锚头在动态状况下， 应能密封3米高水压。
±1.40 3米
VSL 斜拉索 锚具的密封试验示意图
张拉千斤顶 横向千斤顶
四、从锚固可靠性比较
钢绞线斜拉索是低应力锚固，要求锚具在低应 力状态下具有可靠的锚固性能。
VSL钢绞线斜拉索锚固可靠性
VSL采用进口斜拉索夹片，经过顶压后，在应力 为标准应力的5%情况下，也不会出现滑丝。
国内第一座无粘结钢绞线斜拉索桥
青州闽江大桥
VSL 斜拉索无粘结锚固体系已使用30多年，仅在国 内也使用了10年，足以证明其锚固可靠性。
VSL斜拉索体系与其他厂家斜拉索体系比较
一、从锚具内部结构比较； 二、从抗疲劳性能比较； 三、从防腐性能比较； 四、从锚固可靠性比较； 五、从可更换性比较；
一、从锚具内部结构比较
锚具内部是否确保各钢绞线相互独立、平行？
VSL 锚具内部结构比较
进口夹片 去PE的钢绞线 进口密封圈
PE钢绞线
油脂
锚环
穿线管
VSL锚具内部各钢绞线独立布置在各穿线管内、平行， 单根密封且无粘结，因此，可实现单根换索、监测。
其他厂家锚具结构
其他厂家体系锚头内部各钢绞线集中在锚腔内， 非独立和平行，有时免不了相互缠绕。
二、从抗疲劳性能比较
根据FIB及交通部标准JT/T 771 的要求，斜拉索肯定存在弯曲应力， 弯曲应力肯定会影响斜拉索的疲劳及寿命。
密封装置
染色水
密封圈 锚头
试验条件： A、温度变化范围：40℃ B、转角范围：±1.40拉索 C、应力：20～45%fptk D、要求：经受3米高水压
VSL斜拉索锚头的密水试验
3米高水柱
锚垫板 DS 6-31 锚头
保护盖帽
VSL密封试验中锚头的偏转
试验时锚头转角 范围：±1.4°拉索
其保证了钢绞线处于完全油脂的防腐状态下，此种锚 具的设计为无黏结锚具设计，是单根钢绞线换索的前提。
其它厂家斜拉索体系在国内使用
在锚杯里灌浆体 其它厂家体系由于担心起锚固可靠性，总是在锚头内灌注浆体， 使之成为有粘结体系，失去了使用钢绞线的意义，特别是给桥梁的维 护和监测带来了极为不便。
五、从可更换性比较
钢绞线斜拉索的主要优点之一：就是能实现单根更换。
1.在桥梁使用25～30之后，可以随机抽取1～2根钢绞线，观察 钢绞线的锈蚀情况；
其它厂家体系斜拉索无法单根更换
据我们所了解：其它体系在成桥后或一年后基本上 都在锚头内灌注粘结浆体，目前还无索体单根更换的实 例。
VSL 体系锚固区钢绞线完全处于油脂的防腐状态下，锚固 区为无粘结，能够进行单根更换。
其他厂家体系锚具防腐密封
其他厂家体系： 1.未通过动态状况下的密封试验； 2.密封不可靠，灌注环氧浆，使锚固区形成 有粘结，不能进行单根更换。
其它厂家体系的产品样本
其它厂家体系的产品样本说明中，有要求灌浆要求。
2.桥梁运行中，交通事故等意外情况都有可能损伤斜拉索，这时 更能体现单根钢绞线的检测和更换是多么的重要。
VSL斜拉索单根更换
VSL斜拉索体系是钢绞线相互独立的无粘结体系， 可以在不影响交通的情况下实现单根换索，我们在国内 以下项目上都进行过换索演示或应用。
1.青州闽江大桥； 2.夷陵长江大桥； 3.菜园坝长江大桥系杆； 4.六安淠史杭大桥；
因此，疲劳试验一定要考虑弯曲应力
VSL 斜拉索的偏离疲劳试验
斜垫板
自由段
约束圈
锚固段
≥0.5m ≥3.5m
VSL 斜拉索疲劳试验时使锚头倾斜0.6°，以便在锚头两端产 生弯曲应力。另外试验时还加上使用时的约束圈或定位器。
VSL 已通过85孔的斜拉索疲劳试验。
VSL 85孔疲劳试验Leabharlann 置其他厂家体系斜拉索疲劳试验