大跨度懸索橋主纜纏絲焊接

1、大跨度懸索橋主纜纏絲焊接李慧明，巫書郁，趙梅橋摘要：介紹汕頭海灣大橋主纜纏絲所采用的氧-乙炔火焰釬接焊方法及其工藝，并對(duì)主纜纏絲焊接的難點(diǎn)進(jìn)行了分析。該方法經(jīng)過實(shí)踐證明效果較好，可供同類橋梁施工借鑒。關(guān)鍵詞：懸索橋；纜索；焊接；釬焊；纏絲分類號(hào)：U443.38；U445.583文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A論文編號(hào)：1003-4722(1999)01-0045-47Welding of Main Cable Wrapping at Long Span Suspension BridgeLi Huiming，Wu Shuyu，Zhao MeiqiaoAbstract:The method and technol

2、ogy of oxyacetylene flame braze welding for main cable wrapping at Shantou Bay Bridge were introduced,and the difficulties of the welding were analyzed.This method has been proved to be excellent through the practice,and may be of some valuable.Key words:suspension bridge;cable;welding;braze welding

3、,wrapping1前言汕頭海灣大橋是我國第一座現(xiàn)代大跨懸索橋，也是世界上最大跨度的混凝土懸索橋。大橋主體結(jié)構(gòu)完成后，主纜及附屬結(jié)構(gòu)有一系列的防腐工程，其中主纜纏絲防腐是重要的一環(huán)。為了防止主纜的銹蝕，在主纜表面各絲股間采用非硫化阻蝕型不干性密封膏填滿壓實(shí)，并在主纜表面留有一定厚度，再用纏絲機(jī)將4.1mm的鍍鋅軟質(zhì)鋼絲密纏在主纜的周圍面上，其后用環(huán)氧底漆和聚氧醇面漆進(jìn)行表面油漆。為防止密纏的鍍鋅軟質(zhì)鋼絲松動(dòng)，需進(jìn)行鍍鋅軟質(zhì)鋼絲與索夾以及鍍鋅軟質(zhì)鋼絲之間的點(diǎn)固焊。2纏絲焊接難點(diǎn)主纜纏絲布置如圖1。由于受多種因素的影響，纏絲焊接相當(dāng)困難。首先，軟鋼絲與索夾焊接比較困難，因?yàn)?，軟鋼絲與索夾的材質(zhì)在化

4、學(xué)成分上差別較大，同時(shí)，軟鋼絲直徑只有4.1mm，而索夾體積大，焊接散熱快，焊后易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；二是主纜表面涂有不干性密封防蝕膏，主纜鋼絲有鍍鋅層，對(duì)焊接熱輸入形式和大小有一定限制；三是主纜鋼絲不能受熱退火，焊接最高溫度受限；四是鋼絲在纏繞過程中帶有1.4 kN以上的張力，焊后受熱易拉斷；五是超高空作業(yè)，焊后操作要方便且具有安全性。針對(duì)以上情況，通過氣焊、手弧焊和火焰釬接焊的對(duì)比試驗(yàn)，確定了用火焰釬接焊加輔助卡具的方法，對(duì)纏絲先進(jìn)行了焊接試驗(yàn)。圖1主纜纏絲布置3工藝措施及模擬試驗(yàn)3.1火焰釬接焊采用氧-乙炔火焰釬接焊進(jìn)行纏絲焊接。使用的焊接材料是1.5鐵黃銅焊絲加銅氣焊熔劑，牌號(hào)分別是SH.S

5、222和SH.CJ301。焊矩為H01-6。與硬釬焊不同，釬接焊的釬料在接頭中的分布不依靠毛細(xì)作用1，因此對(duì)釬焊接頭間隙要求不太高，只需符合密匝纏絲的實(shí)際狀態(tài)。由于母材不熔化，只是釬材熔化，熔敷的釬料與受熱但未熔化的母材之間實(shí)現(xiàn)結(jié)合。扦接焊要求的焊接最高溫度較低，熱輸入較少，連接速度快。使用溶劑有助于獲得牢固的接頭。焊前必須仔細(xì)清理接縫，對(duì)母材進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，然后，將焊絲煨熱,沾以焊劑或在施焊前預(yù)涂釬劑進(jìn)行施焊。3.2主纜纏絲的并焊和對(duì)接焊試驗(yàn)為了確定合適的預(yù)熱溫度，檢驗(yàn)施焊過程對(duì)主纜及主纜密封防蝕膏的影響，并檢測接頭拉伸性能能否達(dá)到要求，因而對(duì)纏絲間并焊和對(duì)接焊進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。并焊的試驗(yàn)結(jié)果

6、見表1。由表1可以看出，較低的預(yù)熱溫度，使鐵黃銅釬料與鋼絲熔合不好。預(yù)熱溫度為750時(shí)，不僅能保證鐵黃銅釬料與鋼絲良好熔合，同時(shí)施焊過程對(duì)主纜密封防蝕膏、主纜鋼絲鍍鋅層無不利影響，因此750的預(yù)熱溫度是合理的。表1主纜纏絲間并焊和對(duì)接焊模擬試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)預(yù)熱溫度主纜表面溫度并焊狀況密封膏熔化狀況主纜鋼絲鍍鋅層傷損狀況備注130080鐵黃銅釬料能粘附在兩絲間隙中，但與鋼絲熔合不好，能用鐵塊撞擊脫落基本完好完好無損預(yù)熱溫度難以掌握2750218鐵黃銅釬料完全與鋼絲熔合主纜鋼絲與纏繞鋼絲接觸線上的密封膏完全碳化，但主纜鋼絲間凹槽中的密封膏基本完好完好無損預(yù)熱鋼絲呈暗紅色3750230鐵黃銅釬料完全與鋼

7、絲熔合主纜鋼絲與纏繞鋼絲接觸線上的密封膏完全碳化，但主纜鋼絲間凹槽中的密封膏基本完好完好無損預(yù)熱鋼絲呈暗紅色接頭拉伸試驗(yàn)表明，絲間對(duì)接接頭的抗拉強(qiáng)度b(281MPa0361MPa)滿足接頭設(shè)計(jì)強(qiáng)度b=200MPa要求。并焊接頭拉伸試驗(yàn)均斷在母材處，其抗拉強(qiáng)度是合格的。并焊接頭尺寸為長20mm，寬6mm，焊縫凸起1mm。為了防止纏絲松散，主纜正常纏絲后，每隔1m四根纏絲股應(yīng)并焊防松，軟鋼絲對(duì)接接頭處每股除對(duì)焊1點(diǎn)外，前后還要與左右并焊2點(diǎn)。 3.3主纜纏絲與索夾固焊試驗(yàn)鍍鋅軟鋼絲要嵌入索夾端部槽中約20 mm，用楔塊楔緊，楔塊與索夾和鋼絲之間均要焊固，見圖2。圖2索夾端部與槽中鋼絲的焊固方法施焊

8、前，首先對(duì)索夾進(jìn)行局部500600預(yù)熱，再在施焊處涂上釬劑，然后熔化釬料點(diǎn)固焊。焊后，對(duì)施焊部位進(jìn)行保溫緩冷 。注：先對(duì)楔塊與索夾進(jìn)行固焊，然后將楔塊與鋼絲焊固。3.4絲間焊接防斷措施為了防止施焊過程中斷絲，除了采用較低的焊接溫度和提高焊接速度外，還設(shè)置了輔助夾模，絲間焊接通過夾模上窗口進(jìn)行。夾模是采用2個(gè)半圓夾模通過螺栓聯(lián)結(jié)，施焊時(shí)壓緊螺釘，移動(dòng)時(shí)，松動(dòng)螺釘并推進(jìn)(見圖3)。通過實(shí)驗(yàn)證明，該夾模使用簡單、快捷、能夠很好地約束焊接部位的張緊應(yīng)力，保證不斷絲。圖3夾模結(jié)構(gòu)示意4實(shí)況焊接檢驗(yàn)汕頭海灣大橋于1996年3月5日正式纏絲，采用上述方法，纏絲焊接同時(shí)進(jìn)行，5月15日全部結(jié)束，通過焊接檢驗(yàn)綜

9、合分析(見表2)可以看出各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。表2實(shí)況焊接檢驗(yàn)(綜合分析)結(jié)果項(xiàng)目檢驗(yàn)結(jié)果預(yù)熱溫度750左右(鋼絲呈暗紅色)主纜表面溫度190230并焊狀況鐵黃銅釬料完全與纏絲熔合，焊縫長×寬×高(凸出高度)約為20 mm×6mm×1mm密封膏熔化狀況主纜鋼絲絲間凹槽中的密封膏基本完好主纜鋼絲鍍鋅層傷損狀況主纜鋼絲鍍鋅層無任何傷損現(xiàn)象端部固焊狀況纏絲與楔塊，楔塊與索夾固焊良好斷絲現(xiàn)象焊接過程中無斷絲現(xiàn)象焊接速度焊接速度快操作方便安全性操作方便安全性好焊縫缺陷無氣孔、未熔合、夾渣、開裂等現(xiàn)象焊點(diǎn)抗蝕性固焊點(diǎn)抗蝕性好5結(jié)論 大型懸索橋主纜纏絲采用氧-乙炔火焰釬接焊，操作簡單方便，對(duì)高空作業(yè)安全可靠。由于施焊溫度不高且焊接速度快，對(duì)主纜無不良影響。處理方法獨(dú)特，很少產(chǎn)生斷絲現(xiàn)象，從而保證了可靠連接。焊接材料選擇適當(dāng)，耗用量少。因此，該方法經(jīng)濟(jì)適用，可供今后同類橋