《桥梁用碳纤维增强复合筋拉索技术条件（征求意见稿）》

ICSCCS32DB32/TXXXX—XXXXGeneralspecificationofcarbonfiberreinforcedpolymerrodcableforbridgeI前言 II 12规范性引用文件 13术语和定义 24符号 25结构、型号与规格 36技术要求 97试验方法 15附录A（资料性）索体断面排列图 19附录B（资料性）抗火拉索结构及相关要求 22附录C（资料性）碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数 23附录D（资料性）碳纤维增强复合筋拉索锚具的主要参数 26附录E（规范性）带肋碳纤维增强复合筋直径等外形尺寸测量方法 39附录F（规范性）拉弯疲劳试验 40附录G（规范性）静载水密性试验 41附录H（规范性）动态水密性试验 42本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位：江苏省交通工程建设局、江苏法尔胜缆索有限公司、江苏法尔胜纤维材料科技有限公司。本文件主要起草人：宋国森、赵阳、李镇、夏鹏飞、王强、沈孔健、陆荣伟、尹东亚、梁志雯、申成、陈广飞、赵军、薛花娟、陈建峰、吴琼、强强、姚永峰、周能作、王飞、朱晓雄、朱元林。1桥梁用碳纤维增强复合筋拉索技术条件本文件规定了桥梁用碳纤维增强筋拉索的术语和定义、结构、型号与规格和技术要求，描述了对应的试验方法。本文件适用于桥梁用碳纤维增强复合筋拉索的设计、制造和检验，其他结构工程的碳纤维增强复合筋拉索可参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T223钢铁及合金化学分析方法合集GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法GB/T229金属材料夏比摆锤冲击试验方法GB/T239.1金属材料线材第1部分:单向扭转试验方法GB/T699优质碳素结构钢GB/T700碳素结构钢GBT2572纤维增强塑料平均线膨胀系数试验方法GB/T3077合金结构钢GB/T4162锻轧钢棒超声检测方法GB/T4237不锈钢热轧钢板和钢带GB/T4336碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）GB/T4956磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法GB/T5796.2梯形螺纹第2部分：直径与螺距系列GB/T11170不锈钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法（常规法）GB/T11261钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法GB/T17911耐火纤维制品试验方法GB/T20123钢铁总碳硫含量的测定高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）GB/T20124钢铁氮含量的测定惰性气体熔融热导法（常规方法)GB/T21834中低合金钢多元素成分分布的测定金属原位统计分布分析法GB/T21839预应力混凝土用钢材试验方法GB/T26743结构工程用纤维增强复合材料筋GB/T30022纤维增强复合材料筋基本力学性能试验方法GB/T30776胶粘带拉伸强度与断裂伸长率的试验方法DB32/T4218桥梁缆索用碳纤维增强复合材料筋通用技术条件CJ/T297桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料NB/T47013.4承压设备无损检测第4部分：磁粉检测XF/T714构件用防火保护材料快速升温耐火试验方法YB/T4130耐火材料导热系数试验方法（水流量平板法）YB/T4306钢铁及合金氮含量的测定惰性气体熔融热导法23术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1碳纤维增强复合筋carbonfiberreinforcedpolymerrod由碳纤维增强材料和基体材料按照一定比例混合并经过拉挤成型固化工艺复合而成，并在表面形成螺旋凹槽的筋材。3.2碳纤维增强复合筋拉索carbonfiberreinforcedpolymerrodcable采用碳纤维增强复合筋制作的拉索。3.3锚具anchorage将索体拉力传递给结构的连接部件。3.4索体bundleofparallelrods将一定数量碳纤维增强复合筋呈正六边形或缺角六边形紧密排列，经同心左向扭绞，扭绞角度为2°~4°,并在外层包覆高密度聚乙烯护套的碳纤维增强复合筋材束。3.5弹性模量elasticmodulus桥梁用碳纤维增强复合筋拉索在弹性变化范围内轴向拉伸应力与轴向拉伸应变的比例系数。3.6拉弯疲劳性能tensionbendingfatigueperformance桥梁用碳纤维增强复合筋拉索在同时承受拉伸与弯曲两种荷载条件下的抗疲劳性能。3.7筋材标准抗拉强度rodstandardtensilestrength筋材拉断前承受的最大标称拉应力。3.8索力cableforce作用在碳纤维增强复合筋拉索上的轴向拉伸荷载。3.9公称破断索力nominalbreakingforceofthecable索体碳纤维增强复合筋公称截面积之和与筋标准抗拉强度的乘积。3.10拉索效率系数efficiencyfactorofcables实测碳纤维增强复合筋拉索最大破断索力与公称破断索力之比值。3.11拉索长度lengthofcable拉索锚具外端面之间的距离。4符号下列符号适用于本文件。A——索体筋材束的公称截面积，单位为平方毫米（mm23B——锚杯外径，单位为毫米(mm)；C——锚圈外径，单位为毫米(mm)；D——预埋管尺寸，单位为毫米(mm)；E——弹性模量，单位为兆帕（MPaF——拉弯疲劳试验时施加于拉索的横向力，单位为千牛(kN)；fpk——索体筋材标准抗拉强度，单位为兆帕（MPa）；H——锚圈高度，单位为毫米(mm)；LC0——拉索设计基准温度下的无应力长度，单位为米(m)；LCP——拉索承受拉力P1时的长度，单位为米（mLS——锚杯长度，单位为毫米(mm)；∆L——拉索长度允许偏差，单位为米（m∆LP——拉索对应于P1、P2下的长度变化值，单位为米(m)；M——锚具质量，单位为千克（kg）；Pb——拉索公称破断索力，单位为千牛(kN)；P1——拉索弹性模量检测时的起始张拉力，单位为千牛(kN)；P2——拉索弹性模量检测时的终止张拉力，单位为千牛(kN)；P20——斜拉桥平行钢丝拉索20%的超张拉力,单位为千牛(kN)；t0——拉索设计基准温度，由设计确定，单位为摄氏度(℃);α——拉索线膨胀系数，为0.65×10-6℃-1；η——拉索效率系数；∆σ——疲劳试验的应力变幅，单位为兆帕（MPa）；5结构、型号与规格5.1结构5.1.1总体结构碳纤维增强复合筋拉索（简称拉索）由索体和锚具（锚杯、锚圈及连接筒）等部件组成，根据锚具结构形式可分为两端均采用锚圈、两端叉耳及一端叉耳、一端锚圈等三种形式，拉索结构示意见图1。a）两端锚圈4b）两端叉耳c）一端带叉耳，一端带锚圈图1拉索结构示意图5.1.2索体5.1.2.1常规拉索索体断面结构示意见图2，索体断面结构排列图见附录A。图2常规拉索索体断面结构示意图55.1.2.2根据客户要求，可在拉索内设置抗火带，抗火结构及抗火要求见附录B，抗火拉索索体断面示意见图3。图3内置抗火带的拉索索体断面结构示意图5.1.2.3根据客户要求，可在拉索外缠绕聚氟乙烯胶带，其索体断面示意见图41—碳纤维增强复合筋；2—高强聚酯纤维带；5—抗风雨振构造示意（根据需图4外缠绕聚氟乙烯胶带的拉索索体断面结构示意图5.1.3锚具5.1.3.1拉索锚固结构为环氧钢球冷铸锚，采用螺纹调整拉索长度，其组成部件包括锚杯、锚圈、盖板、分丝板、连接筒等。5.1.3.2拉索两端宜安装锚具保护罩。65.1.3.3梁端预埋钢管端采用锥形拉索防护罩和密封罩。5.1.3.4拉索锚具结构根据是否设置球面副以及其形式分为A类、B类和C类，A类拉索锚具结构不设置球面副，B类拉索锚具设置球面副，球面副由球面锚圈及球面垫板组成，C类拉索锚具设置球面副，球面副由球面支座和球面垫板组成。在梁和塔中使用有所不同，详见图5～图10。图5A类拉索梁端锚具结构示意图图6B类拉索梁端锚具结构示意图7图7C类拉索梁端锚具结构示意图图8A类拉索塔端锚具结构示意图2—分丝板；7—预埋钢管；12—3—球面锚圈；8—连接筒组件；4—球面垫板；9—密图9B类拉索塔端锚具结构示意图8图10C类拉索塔端锚具结构示意图图11D类拉索塔端锚具结构示意图95.2型号5.2.1拉索拉索型号表示方法见图12。拉索型号表示方法见图12。CFRP□-□-□-□薄膜为P，内置抗火带为F；CFRP拉索代号。图12拉索型号表示方法5.2.2锚具拉索锚具的型号表示方法见图13。LM□-□-□-□图13拉索锚具型号表示方法5.3规格5.3.1拉索索体主要技术参数见附录C。5.3.2拉索锚具主要尺寸参数见附录D。6技术要求6.1材料6.1.1碳纤维增强复合筋6.1.1.1拉索索体宜采用直径为5mm、6mm、7mm的碳纤维增强复合筋，其公称直径、不圆度、每米参考质量、伸直性能等指标应符合表1的要求。表1碳纤维增强复合筋外观尺寸技术要求12±0.5±0.63456--7--6.1.1.2碳纤维增强复合筋的力学性能应符合表2的要求。表2碳纤维增强复合筋力学性能要求123%45%6圈a抗拉强度的计算面积按照公称直径计b疲劳应力幅值是应力上限在0.45fpk条件下，进行2×106次疲劳循环试验，碳纤维增强复合筋不断裂的疲劳应力幅。c松弛率是碳纤维增强复合筋在70%公称破断拉力下，经1000h后的碳纤维增强复合筋松弛率。出厂检验中，在保证dd为碳纤维增强复合筋的公称直径。6.1.1.3碳纤维增强复合筋线膨胀系数不大于0.65×10-6/℃。6.1.1.4碳纤维增强复合筋不准许有任何形式的接头。6.1.2高强聚酯纤维带高强聚酯纤维带采用的纤维增强的聚酯压敏胶带或两层聚酯带内夹纤维丝的增强复合带，带宽30mm～50mm，其主要性能应符合表3的要求。表3高强聚酯纤维带技术要求N%6.1.3抗火带抗火带应具有隔热阻燃抗火功能，带宽80mm～100mm，主要技术指标应符合表4的要求。表4抗火带主要技术指标N>500（25mm带宽）＜0.16.1.4高密度聚乙烯（HDPE）护套料索体防护用高密度聚乙烯护套料的主要性能应符合表5规定。表5高密度聚乙烯护套料技术要求12345%678kJ/m29耐环境应力开裂＞5000h--耐热应力开裂＞96h-%±25%±25级-级-%-6.1.5聚氟乙烯胶带聚氟乙烯胶带应符合表6要求。表6聚氟乙烯胶带技术要求1μm2N/cm3%45N/cmN/cm6N/cm%N/cmN/cm7N/cm%6.1.6锚具6.1.6.1锚杯、锚圈、叉耳、销轴材料应符合以下要求：a)选用符合GB/T3077规定的合金结构钢，要求见表7。也可采用强度不低于表中的其他合金结构钢材料；b)采用梯形螺纹，螺距与直径应符合GB/T5796.2的规定；c)锚杯、锚圈应逐件进行超声波探伤和磁粉探伤，并符合GB/T4162-2008中B级及NB/T47013.4-2015中Ⅱ的规定；d)采用热镀锌或粉末渗锌防腐，锌层厚度应不小于90μm；e)分丝板丝孔直径为碳纤维增强复合筋材直径的1.1倍～1.3倍。表7锚杯、叉耳、销轴、锚圈材质要求6.1.6.2同规格型号锚具相同部件应具有互换性。6.1.7冷铸锚固填料冷铸锚固填料由钢丸、环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂、填充料等构成。其抗压强度在（23℃±5℃)下应不小于160MPa。6.1.8附属构件6.1.8.1附属构件包括锚具保护罩、防护罩和密封罩等。附属构件材料应符合表8要求。表8附属构件材料要求6.1.8.2为方便检查锚具锈蚀情况，锚具保护罩宜设置窥视孔或其它有相似功能的构造，应保证其可检、可更换。6.1.8.3附属构件采用其他材料时,其化学成分应符合相关标准的规定。6.1.8.4非不锈钢材质的附属构件表面应根据项目要求进行防腐。6.1.8.5抗火锚具保护罩采用双层不锈钢板制成，内部填充抗火带。6.2外观表面和尺寸偏差6.2.1外观表面6.2.1.1索体外观不应有破损、深度大于1.0mm或面积大于100mm2的表面缺陷，可采用挤出式焊枪对高密度聚乙烯进行热熔焊接修补。6.2.1.2索体外表面可设置螺旋线等抗风雨振措施。6.2.1.3锚杯和锚圈外表面镀层不应有可视损伤，螺纹连接副应能自由旋合。6.2.2尺寸偏差6.2.2.1索体护套厚度不大于10mm时，厚度允许偏差为-0.5mm～+2.0mm；护套厚度大于10mm时，厚度允许偏差为-0.5mm～+3.0mm。6.2.2.2拉索直径允许应符合表9要求。表9拉索直径要求6.2.2.3拉索长度LCO允许偏差应符合以下要求。a)LCO≤200m，△L≤0.020m；b)LCO＞200m，△L≤（LCO/20000+0.010）m。6.2.3超张拉每根拉索均应进行超张拉,成品拉索超张拉后,冷铸填料铸体内缩值应不大于铸体长度的2%；铸体长度小于300mm，冷铸填料铸体回缩值应不大于6mm。6.3力学性能6.3.1弹性模量拉索弹性模量应符合表10的要求。表10拉索弹性模量要求6.3.2静载性能拉索静载性能应符合表11的要求。表11静载性能要求η%6.3.3疲劳性能6.3.3.1拉索拉弯疲劳性能应符合表12的要求。表12拉弯疲劳性能要求次η%6.4水密性能拉索索体与锚具连接部位、锚具及其密封结构应具有良好的静态和动态水密性能。6.5抗火性能6.5.1索体内置抗火带的拉索索体的抗火性能需满足在明火作用下，拉索耐火时间不小于30分钟，且其内部碳纤维增强复合筋温升不超过200℃。6.5.2锚固部位采用抗火锚具保护罩的拉索锚固部位的抗火性能，需满足在明火作用下30分钟，拉索锚固不失效。7试验方法7.1材料7.1.1碳纤维增强复合筋碳纤维增强复合筋的试验方法按表13的要求进行。表13碳纤维增强复合筋试验方法1234567897.1.2高强聚酯纤维带高强聚酯纤维带的破断拉力、延伸率试验应按GB/T30776的规定进行。7.1.3抗火带抗火带的试验方法按表14的要求进行。表14抗火带试验方法1234YB/T41307.1.4高密度聚乙烯护套料高密度聚乙烯护套料的试验方法应按CJ/T297的规定进行。7.1.5锚杯、锚圈、球面副、叉耳和销轴锚杯、锚圈、球面副、叉耳和销轴试验方法按表15的要求进行。表15锚杯、锚圈、球面副、叉耳和销轴试验方法1234NB/T47013.45677.1.6冷铸锚固填料7.1.6.1每个冷铸锚在浇铸填料时应同时制作一组三个尺寸为Φ25mm×30mm的冷铸锚固填料试件。7.1.6.2试件在（23±5）℃下进行抗压强度试验，以三个试件测试值的算术平均值作为该冷铸体的测定值。当任意值与三个试件差值超过中值15%时，取中值为测定值。7.1.7附属构件附属构件试验方法按表16的要求进行。表16附属构件试验方法1），2347.2外观表面与尺寸偏差7.2.1外观表面7.2.1.1索体外观表面采用目测检查，如有破损或缺陷时采用游标卡尺进行测量。7.2.1.2索体外表面的螺旋线采用游标卡尺及钢卷尺进行测量。7.2.1.3锚具外观用目测检查，螺纹连接副采用旋合试验进行检查。7.2.2尺寸偏差7.2.2.1在索体灌锚之前，取索体两端六边或者近似六边形角上最小厚度处测量护套厚度。7.2.2.2拉索直径测量在索体六边或者近似六边形角上沿着圆周方向每间隔60°用游标卡尺进行测量，取平均值。7.2.2.3每根拉索均应进行长度测量，长度测量应在稳定的均匀温度下避光进行。7.2.2.4经超张拉检验后，卸载至20%的超张拉力时测量拉索长度。拉索基准温度下的无应力长度按公式（1）计算：7.3力学性能7.3.1超张拉7.3.1.1试验前，千斤顶油泵、油压表及测力仪器等均应进行标定，预张拉时应配套使用。7.3.1.2张拉力取1.1～1.4倍设计索力。设计索力小于或等于3000kN时取1.4倍；设计索力大于3000kN小于6000kN时，取1.3倍；设计索力大于或等于6000kN时，取1.2倍；设计索力大于或等于10000kN时，取1.1倍，张拉力允许调整到最接近50kN的整数倍上，并分为5级加载，加载速度不大于100MPa/min。7.3.2弹性模量7.3.2.1每批拉索中，每种规格型号的拉索应测定至少1根弹性模量，弹性模量测量应在预张拉后进7.3.2.2由0.2Pb开始加载，每级加载0.1Pb，持荷5min，直至0.5Pb，加载速度不大于100MPa/min，弹性模量（E）按公式（2）计算：7.3.3静载性能7.3.3.1试验拉索索体自由长度（不包括锚具内碳纤维增强复合筋长度）应不小于3.5m。7.3.3.2试验方法如下：a)由0.1Pb开始加载，每级0.1Pb，持荷5min，加载速度不大于100MPa/min；b)加载到0.6Pb，持荷10min后，卸载至0.1Pb后量测分丝板的回缩值；c)然后由0.1Pb开始加载，每级0.1Pb，持荷5min后量测每级索长变化；d)加载至0.8Pb，持荷30min后继续加载，每级0.05Pb，持荷5min后量测每级的索长变化，直到0.95Pb；e)卸载后量测铸体回缩值，并记录试验中的异常情况。7.3.4疲劳性能7.3.4.1轴向疲劳试验拉索索体自由长度（不包括锚具内碳纤维增强复合筋长度）应不小于3.5m。试验方法如下：a)将试件安装在试验设备上，并进行锚固；b)将试件预张拉到0.45Pb；c)在0.45Pb上限应力下，进行200万次循环脉动加载，频率不超过8Hz；d)疲劳试验应力幅值应根据拉索抗拉强度等级确定；表17拉索抗拉强度等级与疲劳试验应力幅值对照表e)试验过程中观测试件状况，如有异常现象发生，应记录发生异常位置、现象及当时脉冲计数；f)疲劳性能试验后，对同一试件进行0.95Pb轴向拉伸试验，试验过程中逐步缓慢地增加荷载，加载速度不大于100MPa/min。7.3.4.2拉弯疲劳试验基本要求和试验方法应按附录F的要求进行。7.4水密性能7.4.1静态水密性疲劳试验后的拉索（未进行0.95Pb拉伸试验拉索）进行静态水密性试验，试验方法应按附录G的要求进行。7.4.2动态水密性试验方法应按附录H的要求进行。7.5抗火性能抗火性能按照XF/T714的试验方法进行。（资料性）索体断面排列图图A.1～图A.11规定了不同规格的索体断面排列。图A.155丝断面排列图图A.373丝断面排列图图A.591丝断面排列图图A.261丝断面排列图图A.485丝断面排列图图A.6109丝断面排列图图A.7121丝断面排列图图A.9139丝断面排列图图A.11163丝断面排列图图A.8127丝断面排列图图A.10151丝断面排列图图A.12187丝断面排列图图A.13199丝断面排列图图A.14211丝断面排列图图A.15223丝断面排列图图A.16241丝断面排列图图A.17265丝断面排列图（资料性）抗火拉索结构及相关要求对于有抗火要求的拉索，在拉索扭绞完成后，通过专用缠带机在指定位置处缠绕2层～4层抗火带，按照不小于25%进行搭接，然后再缠绕一层高强度聚酯纤维带，按照20%～50%进行搭接，最后进行挤塑,其结构见图B.1。图B.1抗火拉索结构图（资料性）碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数C.15mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数见表C.1。表C.15mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数表质量mm2质量4343435454545454546464646565657575C.26mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数见表C.2。表C.26mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数表质量mm2质量4343435454545454546464646565657575C.37mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数见表C.3。表C.37mm碳纤维增强复合筋拉索索体主要技术参数表质量mm2质量4343435454545454546464646565657575（资料性）碳纤维增强复合筋拉索锚具的主要参数D.1碳纤维增强复合筋拉索叉耳端锚具及螺母端锚具结构示意图分别见图D.1、图D.2。图D.1叉耳端锚具结构示意图图D.2螺母端锚具结构示意图D.2φ5mm碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数见表D.1、D.2、D.3、D.4；φ6mm碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数见表D.5、D.6、D.7、D.8；φ7mm碳纤维增强复合筋拉索见表D.9、D.10、D.11、表D.1φ5mm-2100MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.2φ5mm-2400MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.3φ5mm-2600MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.4φ5mm-2800MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.5Ф6mm-2100MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.6Ф6mm-2400MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.7Ф6mm-2600MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.8Ф6mm-2800MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.9Ф7mm-2100MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.10Ф7mm-2400MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.11Ф7mm-2600MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK表D.12Ф7mm-2800MPa碳纤维增强复合筋拉索锚具主要参数表直径ABCEFDHIJK碳纤维增强复合筋直径等外形尺寸测量方法采用游标卡尺按照下图所示进行碳纤维增强复