重復使用鋼絲繩用做懸索橋施工貓道承重索的檢測

周 暢，金 倉，吳建強

(1.江蘇省長江公路大橋建設指揮部，江蘇泰州 225321;2.中交第二公路工程局第二工程有限公司，西安 710119)

1 前言

泰州大橋主橋采用主跨2×1 080 m三塔兩跨連續鋼箱梁懸索橋，為世界首創。貓道是懸索橋上部結構各分項工程施工最重要的高空作業通道和場地，其貫穿整個懸索橋上部結構安裝工程始終。貓道的線形、結構安全、抗風穩定性將影響到整個上部構造施工各個主要分項工序的質量、進度和施工安全。

泰州大橋施工貓道承重索，為原潤揚大橋和西堠門大橋施工中使用過的 φ54 mm(6×36SW+IWR)鋼芯A類鍍鋅鋼絲繩，破斷拉力2 030 kN。貓道承重索作為貓道結構的主要受力體，對施工貓道的結構安全起著決定性作用。對舊鋼絲繩的重復使用，目前國內的檢驗和報廢標準主要有《煤礦重要用途在用鋼絲繩性能測定方法及判定規則》(MT 717—1997)，《鋼絲繩(纜)在線無損定檢測方法和判定規則》(MT 970—2005)，《起重機用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范》(GB/T 5972—2006/ISO 4309)，《重要用途鋼絲繩》(GB 8918—2006)，《架空索道用鋼絲繩檢驗和報廢規范》(GB 9075—1988)，均為主要針對重載反復收放的，而針對懸索橋施工貓道這樣受恒載為主的標準尚未出臺。隨著大跨徑懸索橋這種橋型在國內被廣泛使用，每座橋全部采用新繩也不可能［1～3］。因此參照國內相關規范制訂了完善的檢驗方案，進行了包含外觀、面積減少(銹蝕、磨損、斷絲)、性能3個方面的全面檢測，對大型臨時結構的材料的重復使用和保證工程施工安全起到了積極作用。

2 外觀檢查及維護

2.1 外觀檢查項目

外觀檢查的主要目的是檢查舊鋼絲繩明顯的損傷，主要依靠目測，主要參考《起重機用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范》(GB/T 5972—2006)進行。

對于具有下列情況之一的鋼絲繩予以報廢:a.主要是整股鋼絲繩斷裂;b.鋼絲繩扭結嚴重;c.繩芯外露、繩芯損壞;d.局部外層鋼絲伸長呈籠形狀態;e.腐蝕、磨損和斷絲數符合報廢條件;f.變形、外觀呈波浪形、籠形畸變、繩股擠出、鋼絲擠出、繩徑局部增大或減小、部分被壓扁、整根鋼絲繩繩芯被擠出，鋼絲繩表面腐蝕憑視覺觀察顯著;g.斷絲局部聚集或斷絲數符合報廢條件;h.由于電弧作用或受熱過度而引起的損壞;i.其他符合報廢條件。

鋼絲擠出、鋼徑局部增大或減小、鋼絲繩部分被壓扁如圖1所示。

圖1 鋼絲繩變形與缺陷Fig.1 Wire rope deformation and defect

2.2 外觀檢測方法

對用做貓道承重索的重復使用鋼絲繩必須逐根展開進行外觀檢查，并記錄檢查結果。外觀檢查應在白天進行，安排兩人以上從鋼絲繩兩側同時觀察，收放索裝置間距應不小于20 m，以便于觀察。外觀目檢時的速度不得超過0.5 m/s，檢查結果應作記錄并妥善保管。利用專用放索裝置(具備放索和收索功能)，通過逐段展開貓道承重索鋼絲繩進行檢查，詳情見圖2，圖中鋼絲繩外觀檢查和無損檢測同時進行。

2.3 鋼絲繩的維護保養

外觀檢測合格、滿足使用要求的鋼絲繩，在檢查過程中對鋼絲局部輕微銹蝕部位除銹后，補涂富鋅漆。做好完好狀態、長度參數等標記。

圖2 鋼絲繩外觀檢查和無損檢測示意圖Fig.2 Schematic diagram for visual check and nondestructive testing(NDT)for wire rope

3 鋼絲繩的無損檢測

對鋼絲繩的使用和報廢情況的檢驗表明，內部損傷是許多鋼絲繩失效的首要原因，通常的外部檢驗可能發現不了內部損壞的程度，甚至到了迫近斷裂的危險地步也是如此。通常的方法是用兩個夾鉗以一定的間隔距離牢固地夾到鋼絲繩上，朝著與鋼絲繩捻向相反的方向對夾鉗施加一個力，使外層繩股散開并脫離繩芯，進行內部檢測。該方法不可能對鋼絲繩全長都作內部檢驗，可靠性存在疑問。

泰州大橋施工貓道長約3 050 m，全部承重索總長約61 000 m，檢測數量大。對于面積減少(內外部磨損，內部的銹蝕、斷絲)采用常規方法不但檢查工程量大，而且存在漏檢的可能性。參考《鋼絲繩(纜)在線無損定檢測方法和判定規則》(MT 970—2005)，采用無損探傷技術進行檢測［4］。檢測情況如下:a.對所有經過卷外觀測檢查合格的貓道架設鋼絲繩，采用鋼絲繩電腦探傷儀進行無損檢測，檢查其內部斷絲及磨損斷面縮小情況;b.檢測儀器名稱:鋼絲繩電腦探傷儀;c.儀器型號:GNDT－CS60;d.鋼絲繩判斷標準:《索道用鋼絲繩檢驗和報廢規范》(GB/T 9075—2008)［5］。

檢測結果:經對120根6×36SW+IWR－54－A鋼芯繩進行無損定量安全檢測，鋼絲繩整體狀況良好，斷面損失在0.39% ～2.86%，其磨損、斷絲均未超標，檢驗合格，可繼續使用。

4 鋼絲繩的破斷試驗和拆股試驗

為確保使用安全，對鋼絲繩進行力學性能試驗。依據中華人民共和國煤炭行業標準《煤礦重要用途在用鋼絲繩性能測定方法及判定規則》(MT 717—1997)，對“在用繩定期檢驗的技術要求”中規定:“定期檢驗只做鋼絲破斷拉力和反復彎曲兩種試驗”，委托有資質的鋼絲繩專業檢測中心對鋼絲繩取樣進行試驗，共完成8組試驗，結果如下。

4.1 整繩破斷試驗結果

按照《鋼絲繩破斷拉伸試驗方法》(GB/T 8358—2006)規定進行破斷試驗，結果見表1［6］。

表1 鋼絲繩整繩破斷拉力試驗結果Table 1 Result of whole wire rope breaking pulling force test

鋼絲繩的最小破斷荷載為2 007 kN，最大破斷荷載為2 046 kN，與公稱破斷拉力2 030 kN相比偏差在2%以內，說明鋼絲繩性能保持完好。

4.2 拆股鋼絲強度試驗結果

鋼絲的破斷拉力檢驗按照《金屬材料室溫拉伸試驗方法》(GB/T 228—2002)規定的方法進行，試驗結果見表 2［7］。

表2 拆股鋼絲強度試驗結果Table 2 Result of wire strand strength testMPa

根據《重要用途鋼絲繩》(GB 8918—2006)規定，拆股鋼絲強度低值為公稱抗拉強度，表2數據均大于1 960 MPa，符合規范規定，性能滿足要求。

4.3 拆股鋼絲反復彎曲試驗結果

拆股鋼絲的反復彎曲試驗按《金屬材料線材反復彎曲試驗方法》(GB/T 238—2002)規定的方法進行，試驗結果見表 3［8］。

表3 拆股鋼絲反復彎曲Table 3 Repeated bending of wire strand次/180°

根據《重要用途鋼絲繩》(GB 8918—2006)規定，對于強度等級1 960 MPa、A級鍍鋅鋼絲繩，拆股鋼絲反復彎曲(次/180 °)，φ1.87 mm、φ2.55 mm 最小值為9次，φ2.45 mm、φ3.0 mm 最小值為 10次(不同直徑鋼絲試驗彎芯半徑不同)，滿足規范要求。另外，依據中華人民共和國煤炭行業標準《煤礦重要用途在用鋼絲繩性能測定方法及判定規則》(MT 717—1997)，對礦井提升用鋼絲繩定期檢查(舊繩)的規定，“用做升降物料的光面和鍍鋅繩，鋼絲的反復彎曲次數應不低于新繩允許彎曲次數的80%”，同樣滿足規范要求。

5 總體檢驗情況

在對外觀檢查中發現主要損壞方式為折彎、銹蝕和磨損斷絲三種情況。分析原因主要是在貓道拆除、吊裝運輸和保存過程中造成的折彎，拖拉中形成的磨損斷絲，磨損后出現的銹蝕等。因此，針對貓道承重索鋼絲繩的使用和保存，在工程施工和運輸中應特別注意防止折彎、壓扁、局部磨損。工程完工鋼絲繩上盤前，應對局部銹蝕部位進行除銹，涂富鋅漆，以利于再次使用。

無損檢測和拆股力學試驗總體情況比較良好，均接近于新鋼絲繩的性能指標，主要原因是貓道鋼絲繩主要承受靜力荷載，動載引起的荷載變化幅度較小，較起重和索道中的反復彎曲、磨損工況要良好的多。

原有貓道承重索共120根合計約67 000 m，泰州大橋施工實際使用100根合計約61 000 m，針對檢驗合格的鋼絲繩進行優化組合配置，不足部分剔除，局部損壞折彎段鋼絲繩重新澆筑錨頭后使用，工程應用情況良好。

6 結語

泰州大橋上部結構施工中，考慮施工的經濟性和節能環保，對于重復利用的貓道承重索鋼絲繩，在國內還沒有適用的檢驗和報廢標準的情況下，為確保施工貓道的結構安全，積極探索通過多項檢測手段，對舊鋼絲繩的重復使用進行了全面檢測，使舊材料的重復使用有據可依，同時打消安全顧慮，降低了施工投入。總結的重復使用鋼絲繩用做懸索橋施工貓道承重索的檢測方法和指標，對國內橋梁施工中規范化使用舊材料具有積極的借鑒意義，可供今后類似工程參考。

［1］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 8918—2006重要用途鋼絲繩［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［2］中華人民共和國煤炭工業部.MT 717—1997煤礦重要用途在用鋼絲繩性能測定方法及判定規則［S］.北京:中國煤炭工業出版社，1998.

［3］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 5972—2006起重機用鋼絲繩檢驗和報廢實用規范［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［4］中華人民共和國國家發展和改革委員會.MT 970—2005鋼絲繩(纜)在線無損定檢測方法和判定規則［S］.北京:中國煤炭工業出版社，2006.

［5］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 ，中國國家標準化管理委員會.GB/T 9075—2008索道用鋼絲繩檢驗和報廢規范［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［6］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局 ，中國國家標準化管理委員會.GB/T 8358—2006鋼絲繩破斷拉伸試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2006.

［7］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 228—2002金屬材料室溫拉伸試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2002.

［8］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 238—2002金屬材料線材反復彎曲試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2004.