悬索桥——鞍体 铸钢生产企业

桥梁索鞍索夹

1.索 鞍

索鞍重量、外形尺寸应综合考虑运输和安装成本，运输、吊装重量宜控制50吨以内，否则应进行分块。

索鞍铸件越大，钢水流动距离越长，越容易出现欠铸、疏松等缺陷，质量保证难度越大，铸造单位的可选范围大大缩小，为控制质量、降低成本，单个铸件重量宜控制在30吨以内，否则应采用铸焊结构。

铸造时应保证钢水充型顺利，尽量减少结构壁厚差异以达到顺序

凝固，索鞍铸件主肋厚度不应小于鞍体外形尺寸的7%，加劲肋厚度不应小于主肋厚度的50%。

 2. 索 夹

索夹分半常采用左右半或上下半，由于主缆钢丝直径的偏差和主缆孔隙率偏差，索夹内孔直径大于300mm的销接式，应选用上下半结构以保证桥位顺利安装。

索夹圆弧部位壁厚薄，为保证铸造时钢水充填顺利，其长度尺寸应小于壁厚的50倍，否则应分段。

利用紧固时圆弧部位变形，增加索夹与主缆的接触，提高其抗滑安全系数，这是国际上近几年的先进技术，其具体方法是采用低合金铸钢调质提高材料强度，在同等荷载下，材料强度增加了，就可适当降低索夹壁厚，达到增加索夹的弹性的目的。

七、探 伤：

现行行业标准或通用做法是对加工面及焊缝进行探伤，但通过应力有限元分析知道，其实危险截面或应力Zui大往往不在这些位置，因此探伤部位应根据应力分析结果进行选择，加强对诸如索鞍主肋、索夹圆弧部位等的缺陷控制。

射线探伤在索鞍、索夹的质量控制中，适用性不高。射线探伤利用射线穿透产品成像，对圆弧、厚薄差异失真严重，对厚度方向重叠缺陷无法识别，其准确性不够。同时射线辐射对人危害大，需要有效屏蔽，索鞍索夹体积大，进出屏蔽室操作困难。超声波探伤准确、可靠、方便，完全能满足索鞍、索夹探伤的要求。

索鞍、索夹现场安装周期长，安装过程中要对涂装层进行有效保护，杜绝裸露存放，减少安装碰划伤，对碰划伤及时修补。

座板、底板等预埋件，外形大、板薄，吊装时应保证合理的吊点布置，防止变形。压浆前应准确定位、有效固定，防止压浆时产生位移和板的变形。

（1） 设计阶段：

从设计上应增加系统、科学的维护技术要求及方法。

（2）悬索桥营运阶段应：

定期检查、维护索鞍、索夹的防腐涂装层。 定期补足连接螺栓的预紧力。

定期检查结构、材料、焊缝的应力及疲劳情况，对轻微疲劳应及时进行焊补，防止扩大。对重大缺陷应报大桥管理者制定解决方案。

索鞍索夹是悬索桥中的重要受力构件，使用周期长、涉及专业多、工艺复杂，任何一家单位对其研究都有局限。本文只是作者的一些浅见，不对之处还望专家、同行指正。希望大家都来重视、研究，通过不断的讨论、研究，找到更为科学、合理的控制方法。

索鞍供悬索或拉索通过塔顶的支撑结构。索鞍的上座由肋形的铸钢块件组成，上设有弧形索槽，安放悬索或拉索。刚性桥塔的索鞍，一般要设辊轴装置，将传来的集中荷载分布在塔柱上，而摆柱式或柔性索鞍则直接将铸铁上座与塔柱用螺栓固定。 

索鞍是悬索绕过塔顶的支撑并使主缆平顺地改变方向的结构。索鞍的上座由肋形的铸钢块件组成，上设有索槽安放悬索。在刚性桥塔中的索鞍，一般还在上座下设一排辊轴，辊轴下设下座底板，把辊轴传来的集中载荷更好地分布在塔柱上。在摆柱式或柔性桥塔中的索鞍，仅设铸钢的上座，并通过螺栓与塔柱固定。索鞍铸件较重，例如金门大桥索鞍重150吨，长6.58 m，宽3.05 m，高3.22 m。为了便于制造，分三段浇铸。为了在安装时便于调整，在上座下往往设一排辊轴，当调整完毕后将其封死，仍然使它固结在塔顶。有的吊桥为了减轻索鞍重量不采用铸件，而采用焊接的钢结构索鞍，圆弧半径一般为主索直径的8～12倍，以此减少主索钢丝的二次应力。 

结构

索鞍一般分为主索鞍和散索鞍，主索鞍主要是将主缆传来的巨大压力传递到主塔，散索鞍主要是改变主缆的传力方向，并将主缆分散为索股分别锚固在锚碇上。

主索鞍

主索鞍由座板、座体两部分组成，多为铸钢件制造，也有用钢板组焊加工的。安放索股的鞍槽要加工成的阶梯形圆弧曲面。以适应主缆索股在鞍内的设计形状、排列，主缆与鞍座为有足够的摩擦力，在索槽加设形状复杂的钢板垫片，以克服相对滑动。

由于鞍体承受主缆的张力，要求曲面圆弧半径为主缆直径的8～10倍，为此鞍座体大质重。为便于铸造和吊装，将鞍体分为几段浇铸，先加工结合面，再合口钻孔安装连接螺栓，Zui后冉进行整体加工，安装定位销和打上对位刻度线。以便解体运输和保证安装对接精度。

鞍座随安装荷载增加，缆力增大，边跨缆增长鞍座在座板上位移，使主缆在塔顶两端内力相等而减小对塔身的弯矩。鞍座与座板的相对滑动(也有用滚轴的)即可实现此功能。

散索鞍

散索鞍多为铸钢件，主要由座板、盆式橡胶支座、鞍体三部分组成，为便于铸造、运输安装，将鞍体分成几段加工，组装成整体。散索鞍形状复杂，鞍体主要有两个功能(即两部分组成)，一是将主缆索股六边形整形为矩形，压紧在鞍槽内；二是将主缆索殷顺鞍内弧形槽散开。

如果主缆在展束过程巾轴线方向不变(无转折)就不设散索鞍，而用展束套。展束套呈漏斗状，其构造沿内壁纵向是曲线，曲率半径由大变小，从母线处分为两半，用铸钢制造。

铸钢节点在桥梁中的应用

近年来，随着铸造工艺的提高，铸钢节点由于既有相贯节点的省材和美观的效果，又避免了多杆相贯焊接链接中节点内存在的残余焊接应力问题，并具有良好的塑性、韧性和可焊性，已成为在国内外大跨度建筑空间结构中广泛应用的重要节点。当桥梁结构的美观要求越来越高，许多造型新颖、结构复杂的景观桥梁不断涌现，其中不乏结构中存在受力复杂的相贯节点的设计。

一、铸钢节点的材质：铸钢按化学成分分为铸造碳钢和铸造低合金钢。铸造碳钢由于其淬透性与力学性能较差以及对打截面构件无法通过热处理进行强化，因此目前铸造材料主要用低合金钢。

二、铸钢节点的形式：常用形式有树型铸钢节点、铰接铸钢节点及混合型铸钢节点等。其中混合型铸钢节点具有树型铸钢节点很铰接铸钢节点的共同特点。

三、铸钢节点的特点：

1、造型美观、适应性强，可根据实际需要生产出具有复杂外形和内腔的节点；可按受力状况采用Zui合理的截面形状，从而改善节点的应力分布。

2、铸钢节点一般为半实心节点，即使空心，也比钢管或钢板厚。因此承载力高、抗变形能力强。

3、 铸钢节点在厂内整体浇铸，可免去相贯线切割及重叠焊缝焊接引起的应力集中。

4、焊接结构中铸钢节点的化学成分比其他领域的铸钢件要高，严格限制C\S\P的含量，使材质具有良好的塑性、韧性及可焊性。

5、应用范围广泛，不受位置、形状、尺寸的限制，即可用于结构中部节点，也可用于支座节点。

四、铸钢节点的生产：

1、铸造工艺的基本过程 制模→造型→冶炼→浇注

模型通常使用木模

造型一般采用表面稳定性较高的型砂造型工艺

冶炼过程中控制炼钢原料的质量，低温去磷，加强还原期的脱硫操作。

钢水的浇注要确保进入型腔的钢液稳定，不出现涡流现象。

2、为了提高铸钢件的机械性能以及消除铸造过程中产生的铸造应力，应对铸钢件进行热处理。根据铸钢牌号分别采用正火+回火或淬火+回火。

3、后处理：包括清砂、打磨、精修、抛丸、涂装等

五、铸钢节点的质量控制

1、模型质量控制：采用三维坐标系统对模型进行检测。

2、材质控制：按要求提供每一炉的化学成分及机械性能报告。

3、内在质量控制：进行检测探伤铸钢节点用于桥梁结构时，应分析节点的疲劳性能。

悬索桥

悬索桥，又名吊桥（suspension bridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。

2、结构特点

采用自锚式结构体系，和地锚式相比可以不考虑地质条件的影响，而且由于免去了巨大的锚锭，降低了工程造价。采用自锚，将主缆锚固于加劲梁之上，相比同等跨径的其他桥型，更有其特有的曲线线形，外观优雅，而且现代桥梁除了满足自身的结构要求外，也越来越注重景观设计，其发展前途很大。