CN102261038A - 一种新型悬索桥主缆锚固系统及其单元件 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构，具体涉及一种新型悬索桥主缆锚固系统及其单元件，该系统包括若干块与主缆索股相连接的锚固板，每块锚固板根据锚固索股数量不同由单个或多个分布传力式锚固系统单元件组成，所述的锚固系统单元件包含顺次连接的锚箱、拉杆和锚固区域三个部分，锚箱连接主缆索股，锚固区域连接锚体混凝土。锚固区域通过布置多排钢筋混凝土榫剪力键实现索股拉力的逐次分布扩散，索力渐次传递至锚体混凝土；利用钢筋混凝土榫剪力键群良好的延性及锚固区域末端设置的小型刚性承压板提供结构安全储备。本发明所形成的分布传力式主缆锚固系统大大减小了锚固系统和锚固区域混凝土的应力集中，扩大了主缆锚固传力区域，性能可靠且耐久性良好。

Description

一种新型悬索桥主缆锚固系统及其单元件

技术领域

本发明属于建筑结构，具体涉及一种新型悬索桥主缆锚固系统及其单元件。

背景技术

悬索桥主缆是结构主要承重构件，通过锚固系统将悬索桥巨大的主缆拉力传递至锚碇混凝土中。已建悬索桥多采用的主缆锚固系统有两种：钢框架后锚梁锚固系统和预应力锚固系统。在国内外已实施的工程实例中，钢框架后锚梁锚固系统应用较多，其可靠性和耐久性良好。钢框架后锚梁锚固系统的传力方式属于集中刚性承压传递，钢框架结构和锚碇混凝土结构中巨大的应力集中难以避免，构造处理难度较大；同时，锚固拉杆分散，造成用钢量较大且施工定位支架规模庞大。预应力锚固系统在国内近些年修建悬索桥上多有采用，为克服其耐久性缺陷，近期发展并应用了一种新型无粘结、理论上可更换的预应力锚固系统，但运营期需定期监测，养护维护工作量较大，后期更换成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种新型悬索桥主缆锚固系统及其单元件，使主缆锚固系统受力更加可靠，降低锚固系统中各组件应力集中，减小施工难度，降低运营期结构养护工作量。

本发明的技术方案如下：一种新型悬索桥主缆锚固系统，包括若干块与锚固索股相连接的锚固板，每块锚固板根据锚固索股数量不同由单个或多个分布传力式锚固系统单元件组成，所述的锚固系统单元件包含顺次连接的锚箱、拉杆和锚固区域三个部分；主缆索股锚固于锚箱，通过拉杆将索力传递至锚固区域，锚固区域通过设置在其上面的钢筋混凝土榫剪力键群实现索股拉力的分布扩散，索力渐次传递至锚体混凝土。

进一步，如上所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其中，所述的钢筋混凝土榫剪力键群由多个钢筋混凝土榫剪力键组成的，悬索桥主缆拉力通过钢筋混凝土榫剪力键渐次分布传递至锚体混凝土中。

更进一步，如上所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其中，所述的钢筋混凝土榫剪力键群呈行列形式整齐排列，其行列的间距在200mm～500mm。

进一步，如上所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其中，在所述的锚固区域钢筋混凝土榫剪力键群末端设置刚性承压板。

本发明的有益效果如下：本发明通过多排钢筋混凝土榫剪力键和末端承压板组成的锚固区域，实现了索股拉力在锚体混凝土内部的渐次传递，有效减小了锚固系统中各组件的应力集中，大大降低了构造处理难度，增加了结构可靠度；通过发挥钢筋混凝土榫剪力键自身良好的延性，加上极限荷载作用下末端小型刚性承压板承载能力的进一步发挥，大大提高了结构安全储备；由于本发明大大减小了结构组件的应力集中，单个钢拉杆可锚固多于4根索股(现有的钢框架后锚梁钢拉杆最多锚固两根索股)，总体上减小了锚固系统规模；多个锚固系统单元件组成的锚固板具有良好的整体刚度，自立性好，施工中简单支护即可精确定位，大大减小了施工难度和支架钢材用量。

附图说明

图1为主缆锚固系统总体示意图；

图2为单块锚固钢板立面示意图；

图3为单块锚固钢板平面示意图；

图4为锚固系统单元件构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明所提供的新型悬索桥主缆锚固系统如图1所示，是根据主缆1排布方式由若干块与锚固索股3相连接的锚固钢板2组成，其总体构造尺寸是依据具体设计确定的，单块锚固钢板大小取决于锚固索股数量的多少。

如图2、图3所示，单个锚固钢板根据锚固索股数量不同由单个或多个分布传力式锚固系统单元件4组成，图2的实施例中共包括6个锚固系统单元件。锚固系统单元件4包括三部分：具有分布传力功能的锚固区域7、钢拉杆6和钢锚箱5，钢拉杆6及钢锚箱5的具体倾斜角度及细部尺寸需要根据索股扩散角度确定，不影响锚固系统单元件的设计及受力性能的发挥。钢拉杆和钢锚箱与大多数已实施的钢框架后锚梁系统功能类似。由于本发明大幅改善了结构受力性能，减小了应力集中，因此，与钢框架后锚梁系统相比，单支钢拉杆能够锚固更多的索股。为避免不平衡弯矩，单个钢拉杆可锚固1、2、4、6、8根索股。

如图4所示，在所述的锚固系统单元件的锚固区域7布置由多个钢筋混凝土榫剪力键8组成的钢筋混凝土榫剪力键群，将悬索桥主缆拉力渐次分布传递至锚体混凝土中，在锚固区域钢筋混凝土榫剪力键群末端设置小型刚性承压板9。钢筋混凝土榫剪力键8是一种穿过锚固区钢板孔洞由中间含钢筋的混凝土柱组成的剪力键，其受力性能及其荷载滑移关系宜通过试验进行确定。钢筋混凝土榫剪力键的布置数量与单元件所承受的锚固拉力及单个钢筋混凝土榫剪力键容许承载能力相关；本实施例中钢筋混凝土榫剪力键群呈行列形式整齐排列，其布置间距为200mm～500mm。当然，本领域的技术人员可以理解，钢筋混凝土榫剪力键群的布置形式并不局限于本实施例中所述的情况，本实施例只是提供了一种相对较好的实现方式。根据单个剪力键的荷载滑移关系，前排剪力键在正常使用状态下承载不宜超过其容许承载能力；锚固区域末端承压板9正常使用状态下承载比例不超过锚固拉力的10％，利用钢筋混凝土榫剪力键群良好的延性及锚固区域末端设置的小型刚性承压板提供结构安全储备。

另外，在锚固钢板上下两侧的锚固单元件可适当多布置1～2排钢筋混凝土榫剪力键，抵抗锚固区域总体上所受到的横向剪力。

本发明所提供的新型分布传力式主缆锚固系统，其可靠性及耐久性与钢框架后锚梁锚固系统相同。同时，由锚固系统单元件组成的锚固板整体性较好，仅需简单支护即可完成精确定位；锚固区域通过布置多排钢筋混凝土榫剪力键实现巨大主缆拉力的逐次分布扩散，索力渐次传递至锚碇混凝土中，大大降低锚碇锚固系统中各组件的应力集中。

本发明在整个研究过程进行了大量科学试验，对锚固单元件进行了1∶1模型试验。试验表明，在设计荷载作用下，各排榫剪力键均参与工作，试验数据与理论计算吻合良好，主缆拉力是通过榫剪力键渐次传递到锚碇混凝土中；加载至设计荷载1.74倍时，两个试件未出现滑移快速增大、锚碇混凝土开裂，钢板变形增大等破坏征兆；卸载后试件的参与变形均在0.3mm左右，表明此时锚固系统仍有足够的弹性恢复能力。本发明具有良好的承载能力，能够为主缆提供更加可靠的锚固，具有较大的安全储备。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种形式上的改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种新型悬索桥主缆锚固系统，包括若干块与锚固索股相连接的锚固板，每块锚固板根据锚固索股数量不同由单个或多个分布传力式锚固系统单元件组成，其特征在于：所述的锚固系统单元件包含顺次连接的锚箱、拉杆和锚固区域三个部分；主缆索股锚固于锚箱，通过拉杆将索力传递至锚固区域，锚固区域通过设置在其上面的钢筋混凝土榫剪力键群实现索股拉力的分布扩散，索力渐次传递至锚体混凝土。

2.如权利要求1所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述的钢筋混凝土榫剪力键群由多个钢筋混凝土榫剪力键组成的，悬索桥主缆拉力通过钢筋混凝土榫剪力键渐次分布传递至锚体混凝土中。

3.如权利要求2所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：所述的钢筋混凝土榫剪力键群呈行列形式整齐排列，其行列的间距在200mm～500mm。

4.如权利要求2或3所述的新型悬索桥主缆锚固系统，其特征在于：在所述的锚固区域钢筋混凝土榫剪力键群末端设置刚性承压板。

5.一种锚固系统单元件，其特征在于：包括用于与主缆索股连接的锚箱，锚箱连接拉杆，拉杆的另一端与锚固区域连接。

6.如权利要求5所述的锚固系统单元件，其特征在于：在所述的锚固区域布置由多个钢筋混凝土榫剪力键组成的钢筋混凝土榫剪力键群，将悬索桥主缆拉力渐次分布传递至锚体混凝土中。

7.如权利要求6所述的锚固系统单元件，其特征在于：所述的钢筋混凝土榫剪力键群呈行列形式整齐排列，其行列的间距在200mm～500mm。

8.如权利要求6或7所述的锚固系统单元件，其特征在于：在所述的锚固区域钢筋混凝土榫剪力键群末端设置刚性承压板。

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