平行钢丝、环氧及镀锌体系比较
平行钢绞线和平行钢丝斜拉索对比分析
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。
关于镀锌钢丝拉索与环氧涂钢丝拉索的对比
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。
钢丝网骨架管和其他管道性能比较
“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。
【精品】镀锌钢管的分类
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。
平行钢丝、环氧及镀锌体系比较
6 7 8 9
抗振性能 挂索周期 挂索难度 长度控制
10 11 12
换索功能 运输及储存 锚固效率13锚固时角偏差对 PWS在锚固端形成局部刚性区域，因此在 于弯曲应力的影 靠近锚固区的钢丝会产生很高的弯曲应 响 力，锚固效率低
锚固时可以降低弯曲应力
锚固时可以降低弯曲应力
4
防护层材料
电化学腐蚀，牺牲阳极保护阴极，有效 保证钢绞线内层不受腐蚀
5
疲劳性能 1 疲劳性能 2
疲劳性能与钢绞线基体材料相同 应力幅250MPA 钢绞线斜拉索单根独立、平行，每根钢 绞线振动时频率基本相同，可相互抵消 至最低 较长（现场张拉） 单根钢绞线张拉，小型千斤顶即可 对下料长度要求不高 原则上可进行单根更换，但目前国内市 场上夹片锚固效率低，锚头需灌注环氧 砂浆锚固，不可更换。无成功更换实例 不需大型运输工具，储存占地面积小 环氧层厚度难以控制，夹片咬合局部会 发生滑丝现象，锚固效率低，影响疲劳 性能
平行钢丝、环氧及镀锌钢绞线体系的比较
序号 1 2 技术性能指标 抗拉强度 拉索用量 防护性能 1 防护性能 2 3 防护性能 3 平行钢丝斜拉索 1670MPA-1770MPA 大 镀锌+缠包带+HDPE 钢丝与HDPE热熔粘结，钢丝受力是传递给 HDPE，HDPE在受力情况下易裂开 成品索运输中易受损，施工完成后若外包 PE被破坏，钢丝会立刻暴露于空气中而引 起局部腐蚀 镀锌层和机体金属中的晶格渗氢，造成晶 格扭曲，内应力增大，产生氢脆，镀锌层 受损时，极易发生电极反应，锌的腐蚀加 速 镀锌后钢丝强度降低约5%,疲劳性能降低 约18%，因成品索中钢丝束相互扭角挤 压，钢丝间易产生微动摩擦，降低疲劳性 能 应力幅200MPA 钢丝拉索结构为整体粘结，抗振性能差 较短（成品索，工厂内制作） 需大型起重设备，采用较大的软牵引力和 拉杆牵引力工艺 定长制索，螺纹长度较短，不利于调节制 索长度误差和施工定位误差，不利于调节 后期索体的扰度调整 必须整体换索，费用大，需封闭交通 需大型运输工具，储存占地面积大 被环氧砂浆固定，锚固效率较高 环氧钢绞线斜拉索 1860MPA 减少约8%，比平行钢丝斜拉索用量减少 环氧层+油脂+PE+HDPE HDPE护套不受钢绞线的传递力，能有效 保护HDPE 环氧钢绞线运输时环氧层易脱落，难以 及时修复 环氧层与钢绞线的线应变不一致，导致 环氧层易发生脆化裂变，失去保护功能 镀锌钢绞线斜拉索 1860MPA 减少约8%，比平行钢丝斜拉索用量减少 镀锌层+油脂+PE+HDPE HDPE护套不受钢绞线的传递力，能有效 保护HDPE 镀锌钢绞线现场张拉，镀锌层不易受损
钢材镀锌的区别
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。
平行钢丝与钢绞线拉索体系比较研究
４） 任何 时候可 以逐束检查 、调整索力 。 平行钢丝拉索为热挤 聚乙烯 防护层 ，Ｆ ｝ ｊ 于聚 乙 烯（ Ｐ Ｅ） 防护层在索两端锚杯 中复合填料 紧紧握裹 ， 当 日照使拉索发生温度变化 时 ，钢丝与聚 乙烯 ２ 种
材 料 的热 膨 胀 系 数 不 同 ，聚 乙 烯 防 护层 无 法纵 向延
由于平行 钢丝拉索 在Ｔ厂事 先制作 为成 品索 ， 故整根斜拉索重量大 ，安装 时起 吊困难 ，施工过程
而平行钢绞线拉索 ，由于防护套 与内部聚乙烯 防 护套 之 间呵 自由滑 动 ，因此 Ｅ ｔ 照 产 生 的 热 胀 冷 缩
中安装Ｔ作进 度缓慢 。平行钢绞线拉索可 以单根进 仅 发 生在 外 部 Ｈ Ｄ Ｐ Ｅ防护套 上 ，不会 使 平行 钢 绞 行安装 ，操作 简便 ，但 现场工作量大 ，受风雨恶劣 线 拉索体 系的防护套产生应力 。 天气影 响严 重 ，挂索 ｕ ７ ， １ 司长 。
安装长度要求进行焊接 。钢绞线根据运输要求及施 Ｔ 温度达 ２ ０ ０ ，当温 度降到 １ ０ ０ ｃ 【 二 时 ，聚 乙烯开 工 现 场 的起 吊条 件 成 盘 ，索 盘 直 径 小 ，没 有 平 行 钢 始凝 固 ，在聚 乙烯温度降到常温时 ，聚乙烯 冷缩会
丝托索运输要求高 。 在 平 行 钢 丝 内部 产 生 残 余 应 力 。
张｝ 设 备 顶， 自蓐分别 为 １ ４ ８ ０ ｋ ｇ 、 千斤顾 。 自重分 别为 １ ５ 、 安装 时间 同等索力情况下 ，挂索时 同等 索力 情况 下 ，挂索 时 问 比钢绞线挂索时问短 间 比钢丝挂索时间长
斜拉 索的工程案例 。 平 行钢绞 线抽索 采片 】 夹 片 式 锚 具 ，外 层 的 对锚头进行 封闭防护。
２ ． ５ 索体 更 换 及 运 营 期 检 测
环氧锌基护栏板与热浸镀锌护栏板的区别
环氧锌基护栏板与热浸镀锌护栏板的区别摘要：一、引言二、环氧锌基护栏板简介1.成分及特点2.应用范围三、热浸镀锌护栏板简介1.成分及特点2.应用范围四、两者区别对比1.锌层厚度2.耐腐蚀性能3.施工工艺4.价格差异五、选择建议六、结论正文：一、引言在我国交通设施建设中，护栏板是不可或缺的一种交通安全设施。
近年来，环氧锌基护栏板和热浸镀锌护栏板在市场上备受关注。
那么这两种护栏板有哪些区别呢？本文将为您详细解答。
二、环氧锌基护栏板简介1.成分及特点环氧锌基护栏板是以锌为基材，通过环氧粉末涂层处理的护栏板。
它具有锌层厚度均匀、硬度高、耐腐蚀性能好等特点。
2.应用范围环氧锌基护栏板广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等交通设施的防护。
三、热浸镀锌护栏板简介1.成分及特点热浸镀锌护栏板是以锌为基材，通过热浸镀锌工艺处理的护栏板。
它具有锌层厚度较大、抗腐蚀能力强、施工方便等特点。
2.应用范围热浸镀锌护栏板同样广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等交通设施的防护。
四、两者区别对比1.锌层厚度环氧锌基护栏板的锌层厚度一般在20-30μm，而热浸镀锌护栏板的锌层厚度在60-80μm，因此热浸镀锌护栏板的锌层厚度更大。
2.耐腐蚀性能虽然环氧锌基护栏板和热浸镀锌护栏板都具有较好的耐腐蚀性能，但热浸镀锌护栏板的锌层厚度更大，因此在抗腐蚀能力上略胜一筹。
3.施工工艺环氧锌基护栏板的施工工艺相对复杂，需要进行多次喷涂、固化等处理；而热浸镀锌护栏板的施工工艺相对简单，只需进行一次热浸镀锌处理。
4.价格差异由于热浸镀锌护栏板的锌层厚度更大，生产成本较高，因此价格也相对较高。
五、选择建议在选择护栏板时，应根据实际应用场景和预算要求进行综合考虑。
如果对防腐性能要求较高，可以选择热浸镀锌护栏板；如果对施工工艺和价格较为关注，可以选择环氧锌基护栏板。
六、结论环氧锌基护栏板与热浸镀锌护栏板在成分、特点、应用范围等方面均存在一定差异。
了解这些差异有助于我们在实际工程中作出更为明智的选择。
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疲劳性能与钢绞线基体材料相同 应力幅250MPA 钢绞线斜拉索单根独立、平行，每根钢 绞线振动时频率基本相同，可相互抵消 至最低 较长（现场张拉） 单根钢绞线张拉，小型千斤顶即可 对下料长度要求不高 原则上可进行单根更换，但目前国内市 场上夹片锚固效率低，锚头需灌注环氧 砂浆锚固，不可更换。无成功更换实例 不需大型运输工具，储存占地面积小 环氧层厚度难以控制，夹片咬合局部会 发生滑丝现象，锚固效率低，影响疲劳 性能
平行钢丝、环氧及镀锌钢绞线体系的比较
序号 1 2 3 技术性能指标 抗拉强度 拉索用量 防护性能 1 防护性能 2 防护性能 3 4 防护层材料 平行钢丝斜拉索 1670MPA-1770MPA 大 镀锌+缠包带+HDPE 钢丝与HDPE热熔粘结，钢丝受力是传递给 HDPE，HDPE在受力情况下易裂开 成品索运输易受损 镀锌层和机体金属中的晶格渗氢，造成晶 格扭曲，内应力增大，产生氢脆，镀锌层 受损时，极易发生电极反应，锌的腐蚀加 速 镀锌后钢丝强度降低约5%,疲劳性能降低 约18%，因成品索中钢丝束相互扭角挤 压，钢丝间易产生微动摩擦，降低疲劳性 能 应力幅200MPA 钢丝拉索结构为整体粘结，抗振性能差 较短（成品索，工厂内制作） 需大型起重设备，采用较大的软牵引力和 拉杆牵引力工艺 定长制索，螺纹长度较短，不利于调节制 索长度误差和施工定位误差，不利于调节 后期索体的扰度调整 必须整体换索，费用大，需封闭交通 需大型运输工具，储存占地面积大 被环氧砂浆固定，锚固效率较高 环氧钢绞线斜拉索 1860MPA 减少约8%，比平行钢丝斜拉索用量减少 环氧层+油脂+PE+HDPE HDPE护套不受钢绞线的传递力，能有效 保护HDPE 环氧层运输时易脱落，难以修复 环氧层与钢绞线的线应变不一致，导致 环氧层易发生脆化裂变，失去保护功能 镀锌钢绞线斜拉索 1860MPA 减少约8%，比平行钢丝斜拉索用量减少 镀锌层+油脂+PE+HDPE HDPE护套不受钢绞线的传递力，能有效 保护HDPE 镀锌钢绞线现场张拉，不易受损 电化学腐蚀，牺牲阳极保护阴极，有效 保证钢绞线内层不受腐蚀
疲劳性能与钢绞线基体材料相同 应力幅250MPA 钢绞线拉索单根独立、平行，每根钢绞 线振动时频率基本相同，可相互抵消至 最低 较长（现场张拉） 单根钢绞线张拉，小型千斤顶即可 对下料长度要求不高 可进行单根更换，不封闭交通，但对于 锚具要求极高，且必须是无粘结的钢绞 线体系，国内有成功实例（青州闽江桥 、重庆菜园坝长江大桥） 不需大型运输工具，储存占地面积小 镀锌层均匀极易控制，有利于张拉时夹 片的咬合充分，疲劳、锚固效率高
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抗振性能 挂索周期 挂索难度 长度控制
10 11 12
换索功能 运输及储存 锚固效率