法国建成一座环氧树脂碳纤维合成材料缆索斜拉桥旋压机

法国建成一座环氧树脂碳纤维合成材料缆索斜拉桥

一座跨度为110m，中间没有其它支撑的混合式桥梁，其悬拉索是由碳纤维合成材料做成的，拉索外面包以高密度聚乙烯(PEHD)护套。

拉胡安市(Laroin)是法国西南部的一座小城，离著名的茹朗松(Jourancon)丘陵不远。该小城打算在原来的采沙场上建设一个水上运动基地okmart.com。但要想到基地去，必须跨过湍急的波河(1eGavce du Pau)。拉胡安市市政府决定采用传统的方案，建一座三跨的行人吊桥(三跨分别为32m，46m，32m)。如果按这个技术方案实施，必须建两座桥墩，并在水中建桥墩的基础。但是，因为波河水流湍急，变化莫测，水文环境十分复杂。

1 一座没有水中支撑的桥梁

法国万喜集团(Groupe Vinci)的弗莱西奈公司(Freyssinet)多年来便对建设没有中间桥墩的大跨度斜拉桥有兴趣。这家公司提出了另外一种技术方案，亦即建设一种钢筋混凝土桥梁，以110m的单跨工程跨越波河道。当地的行政负责人对这个建议表现出了很大的兴趣，很愿意接受有革新意义的方案。在这一基础上，弗莱西奈公司决定采用更加创新的技术方案，提出采用碳纤维材料。这种材料在公共工程中很少使用。这种新颖的应用在法国还是首次，在全世界大概也是第一次。挪威、瑞士和苏格兰都做过试验，但都是在个别情况下使用，从没有作为斜拉桥的全部拉索使用。建桥用的新材料与Soficar公司合作研制。Softcar公司是专门制造碳纤维产品的公司，在离拉胡安市几公里处设有生产工厂。在实际使用中，承接单跨斜拉桥的16根拉索分成2X2的四组，长度在20～49m之间，每根牵拉索由直径6mm的14～2l根绳索束组成，每一根绳索又由直径5～7μm的纤维和环氧树脂母体组成，整个牵拉索由起防护作用的高密度聚乙烯扩套与外界隔离。

2 具有创新意义的锚固技术

高技术牵拉索的主要好处是，不会发生蠕变和腐蚀，强度大，重量轻。碳是一种几乎带有弹性的材料，比钢的密度小4倍(1.5比5.8)。因此，牵拉索很容易用于工安装，但搬运时还是要十分小心，因为碳纤维牵拉索抗压强度较小，需要避免—切碰撞，否则会造成损坏。正由于这种机械强度上的“空白”，碳纤维牵拉索技术所遇到的困难之一，就是牵拉索在锚固时，其端部不能承受任何挤压，因为合成纤维的摩擦性能也比钢材差得多。弗莱西奈公司进行了研究，最后采用了一种革新的锚固技术，将锥形卡固的效果和粘接摩擦效果组合使用。锚固部位的密封由密封帽系统保证，密封帽里也注入了石蜡，以便将来可以拆除某些牵拉索。这是一个重要的细节，因为这个桥梁项目其实是一个实物大小的试验产品，以验证试验室所做的研究成果。通过这个项目，可以实地证明碳纤维材料的性能。

3 斜拉桥的主要结构特征

拉胡安斜拉桥的桥面包括两块纵向HEA340型材。两块型材之间相距3.2m，还包括一系列的桥面结构材料HEA160，结构材料间隔2m。桥的主梁用螺栓组装。金属构架支撑着宽2.50m，厚0.10m的桥面板。横向钢度由圣安德烈亚斯十字架加强板来保证。而加强板是用角型材做成的，整个桥体由跨间牵拉索承吊，所有的牵拉索集中在两个锚固端头上，锚固端头又用螺栓固定在两个倒V字形的金属桥塔上。高达20m的结构塔是由两根直径630mm支撑脚组成的(厚15mm的钢管)，支撑脚通过预应力安装板，锚固在水泥桥台上，桥台有微型桩为基础。一根传统的后缆(cable arriere)(19股T15线缆，外面包裹有高密度聚乙烯护套)连接着每个锚固端头。另一端则通过四个固定螺桩固定在浇筑于地面上的钢筋水泥块中，保证着桥塔的稳定性。

4 实物大小的试验模型

碳纤维材料几年之前才开始在旧建筑改造项目中使用，实际使用的大都是碳纤维的合成织物材料或片状材料。用以加强结构。这种合成材料的价格还是相当高昂的。只是因为使用简单方便(重量轻，方便贮存和切割)，所以才有使用的必要，而且．可以在复杂的管线网中使用(尤其是医院)，而且不必中断现有设施的使用。在桥梁工程领域，在制定出工艺标准。降底材料费用之前，目前由于这种材料重量轻。所以只能应用于跨度很大的桥梁，比如梅西纳湾(Detrolt de Messine)大桥。因此，拉胡安吊桥就好比一种实物大小的模型，弗莱西奈公司通过这个项目可以证实这种新材料的长期性能，以期通过这个作为范例的工程，向海上建设项目发展。由于石油储量越来越少，—些石油公司开始开采超深矿床的石油，钻探深度有时会超过1 500。到了这样的深度，传统上用以锚固采油平台的钢管达到了极限，因此有右能用碳纤维缆绳代替。

法国拉胡安市斜拉桥（摄影：Francis Vigouroux）

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