CN102864742B - 一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置及其施工方法，该锚固装置包括上下连续设置的多段锚箱节段，每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板的左、右两端，上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设有滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与斜拉桥桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构。该装置能够充分发挥锚箱钢材的抗拉强度，同时避免将水平拉力过多的传给塔壁且避免钢锚箱阻止塔壁的收缩，并且在斜拉索换索或断索时避免混凝土塔壁单侧受力。本发明同时提供该锚固装置的施工方法。

Description

一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种斜拉桥锚箱锚固结构及其施工方法，具体是指一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置及其施工方法。

背景技术

索塔的拉索锚固结构是将一个斜拉索的局部集中力安全、均匀地传递到塔柱的重要受力构造。对大跨斜拉桥而言，主要有三种锚固方式：齿块加塔壁预应力锚固、钢锚箱锚固和钢锚梁锚固（钢锚箱和钢锚梁锚固时塔壁内一般不施加预应力）。齿块加预应力锚固一般采用对拉的“U”形预应力束或“井”字型预应力束，通过施加预应力来保证混凝土塔壁不开裂，该方式锚固造价低，后期维护工作量小，塔内千斤顶张拉空间大，但塔内锚固齿板多，施工繁琐，斜拉索锚管定位精度和质量较难控制，拉索及预应力齿板内钢筋密集，混凝土振捣密实难度较大；环向预应力束的弯曲半径较小，预应力损失大，其束数较多，锚具槽口处切断纵横钢筋较多，对抗力不利；且全部工序需要现场高空作业，整体施工质量不易保证。而钢锚箱在工厂制造，锚固点的位置和锚管的角度容易控制;缺点是拉索水平力必须由塔壁和钢锚箱共同承担，钢锚箱又阻止了塔壁的收缩，致使塔壁分担的水平力足以使混凝土开裂，如果采用预应力来防止塔壁开裂，则钢锚箱又阻止了预应力的施加，并且钢锚箱仅承担小部分斜拉索水平分力，发挥不了钢锚箱的抗拉性能。钢锚梁锚固构造的主要优点是：运营阶段拉索水平力基本上仅由钢锚梁承担，混凝土塔壁拉应力很小，受力明确；缺点是：各个钢锚梁相互独立，在发生断索时水平力仅由单个钢锚梁相对应的单侧塔壁承受，此时塔壁混凝土将开裂，同时，钢锚梁采用牛腿传力构造，应力集中现象严重；各个钢锚梁相互独立，拉索锚点及锚管定位精度也较难控制，施工繁琐，空间施工难度大。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，该装置能够充分发挥锚箱钢材的抗拉强度，同时避免将水平拉力过多的传给塔壁且避免钢锚箱阻止塔壁的收缩，并且在斜拉索换索或断索时避免混凝土塔壁单侧受力。

本发明上述目的通过如下技术方案来实现：一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，包括上下连续设置的多段锚箱节段，其特征在于：每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板的左、右两端，上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设有滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与斜拉桥桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构。

本发明中，所述的锚箱节段为矩形箱体结构，所述的锚箱侧拉板为两块，为横向设置的两块竖板，两块竖板一前一后设置并且互相平行，所述的栓接端包括锚槽侧板、锚槽背板、锚箱端板和承压板，所述锚槽侧板也为两块竖板，两块锚槽侧板位于两块锚箱侧拉板的外侧，并且与锚箱侧拉板相平行，锚槽侧板与锚箱侧拉板在施工态脱离，在成桥态通过螺栓连接，所述的锚箱端板和锚槽背板均为纵向设置的竖板，其中，锚箱端板布置在两块锚箱侧拉板的一端，并且锚箱端板的两端分别与两块锚箱侧拉板相焊接，所述的锚槽背板位于锚箱端板外，所述锚槽背板与锚槽侧板相焊接，所述锚槽背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，所述栓接端的承压板为水平板，栓接端的承压板水平焊接在所述锚箱侧拉板和锚箱端板上；所述的固定端包括锚箱背板和承压板，所述的锚箱背板也为纵向设置的竖板，锚箱背板布置在两块锚箱侧拉板的另一端，并且两端分别与两块锚箱侧拉板相焊接，锚箱背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，所述固定端的承压板为水平板，固定端的承压板水平焊接在所述锚箱侧拉板和锚箱背板上，所述的滑动副位于上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板与固定端的承压板之间，上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板与固定端的承压板之间通过螺栓连接以共同传递竖向的垂直力。

本发明中，所述锚槽背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土中的PBL板和PBL板锚筋，所述PBL板竖向设置，该PBL板是锚槽侧板伸入塔壁内的那部分开孔钢板，所述PBL板锚筋为多根，多根PBL板锚筋均固定焊接在PBL板上，所述PBL板与锚槽背板相焊接；所述锚箱背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土中的PBL板和PBL板锚筋，所述PBL板竖向设置，该PBL板是锚箱侧拉板伸入塔壁内的那部分开孔钢板，所述PBL板锚筋为多根，多根PBL板锚筋均固定焊接在PBL板上，所述PBL板与锚箱背板相焊接。

本发明的锚固装置，包括上下单端错开固定的锚箱、上下单端错开固定的锚槽，所述锚箱分别与所述锚槽在施工态成脱离状态，在成桥态成固定状态。所述锚箱固定端承压板及加劲肋与其上下锚槽的承压板及加劲肋通过高强螺栓连接而共同传递垂直力，锚箱及锚槽的背板与混凝土之间采用两块竖向布置并带锚筋的PBL键及剪力钉与混凝土结合。

本发明先滑后固型组合钢锚箱锚固结构，综合了传统钢锚箱和钢锚梁的优点。在施工节段，放松单端固定的锚箱和锚槽的侧板高强连接螺栓，锚箱固定端竖向力主要通过其背板及其上下相连的锚槽背板上的PBL键及剪力钉传递给塔壁，锚箱活动端竖向力主要通过其下方的锚箱固定端及其上下相连的锚槽背板上的PBL键及剪力钉传递给塔壁，水平力由锚箱自相平衡，充分发挥了锚箱钢材的抗拉强度，同时避免将水平拉力过多的传递给塔壁，并释放了钢锚箱相对混凝土塔壁的收缩约束；张拉完成后在栓接端通过高强螺栓将锚箱侧面拉板与锚槽侧板连接，通过高强螺栓将上下锚箱承压板及加劲板相连，成桥态的不平衡水平力由多个钢锚箱及混凝土塔壁共同承担，斜拉索换索或断索时还可避免塔壁单侧受力的不利工况。

本发明中，所述的滑动副由不锈钢板以及涂覆在不锈钢板表面上的硅脂或润滑油脂组成，不锈钢板布置在锚箱承压板上，不锈钢板与承压板之间采用环氧树脂或周边围焊连接。

本发明中，所述栓接端的承压板与固定端的承压板结构相同，均为具有开口的U型板，栓接端的承压板与固定端的承压板的U型开口相对，其中，承压板具有侧板板肋和背板板肋，承压板通过侧板板肋与锚箱侧拉板相焊接，栓接端的承压板通过背板板肋与锚箱端板相焊接，固定端的承压板通过背板板肋与锚箱背板相焊接。

本发明中，所述锚箱侧拉板采用H型板，具有良好的受力效果。

作为本发明的进一步改进，所述锚槽侧板外侧还布置能够提高锚槽侧板抗弯与抗扭性能的横向加劲肋，并且PBL板上焊接了抗拉锚筋，此锚筋也起塔壁内的箍筋作用，以提供斜拉索断索工况下的部分抗拔力。

本发明的目的之二是提供上述斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置的施工方法。

本发明上述目的通过如下技术方案来实现：上述斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置的施工方法，包括如下步骤：

(1)预制多段锚箱节段，每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板的两端，并且初步预紧锚槽侧板与锚箱侧拉板之间的螺栓，以便运输吊装；

(2)将上述多段锚箱节段运至斜拉桥桥塔处进行吊装就位，安装时保证上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设置滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，上下锚箱节段装配完成后，接长混凝土塔壁内的斜拉索套筒，放松锚槽侧板与锚箱侧拉板之间预紧的螺栓，浇注混凝土；

(3)待上塔柱施工完成后，悬拼或悬浇斜拉桥桥塔的主梁，张拉锚箱节段的斜拉索；待所有锚箱节段拉索张拉并完成二期恒载调索后，再逐个紧固锚槽侧板与锚箱侧拉板之间的螺栓，形成上下连续的多段锚箱节段。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

1.本发明的锚箱背板及上下锚槽背板通过承压板与加劲板用高强螺栓连成整体，并通过背板剪力钉及PBL键和承压板将竖向力传给塔壁，水平力则由锚箱自相平衡，充分发挥了锚箱钢材的抗拉强度，避免了将过多的水平拉力传给塔壁，避免了钢锚箱相对塔壁的早期收缩约束，也即避免了塔壁的开裂对耐久性的影响，避免了塔壁开裂后刚度的下降而降低断面完整性及抗弯能力。

2.本发明的锚槽侧板在拉索张拉完成后通过高强螺栓与锚箱侧拉板连接，上下锚箱承压板及加劲肋之间也用高强螺栓连接，从而可使得在运营期的不平衡水平力可由两侧塔壁及上下多个钢锚箱共同承担，且在斜拉索换索或断索时还可避免塔壁单侧受力的不利工况，避免了钢锚梁在断索工况下塔壁开裂的病害。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明组合钢锚箱锚固装置的断面图，

图2为图1中A-A截面图，

图3为图1中B-B截面图，

图4为图1中C-C截面图。

附图标记说明

1、锚槽侧板； 2、不锈钢板； 3、侧板板肋； 3′、侧板板肋；

4、背板板肋； 4′、背板板肋；5、横向加劲肋；6、锚箱端板；

7、锚槽背板； 8、承压板； 8′、承压板； 9、锚箱侧拉板；

10、锚箱背板；11a、PBL板； 11b、PBL板； 12、PBL板锚筋；

13、混凝土；

具体实施方式

如图1至图4所示的一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，该装置包括上下连续设置的多段锚箱节段，每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板9、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板9为H型板，锚箱侧拉板9位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板9的左、右两端，与锚箱侧拉板9的左、右两端相连接，上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设有滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与斜拉桥桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构。

锚箱节段为矩形箱体结构，锚箱侧拉板9为两块，为横向设置的两块竖板，两块竖板一前一后设置并且互相平行，栓接端包括锚槽侧板1、锚槽背板7、锚箱端板6和承压板，锚槽侧板1也为两块竖板，两块锚槽侧板1位于两块锚箱侧拉板9的外侧，并且与锚箱侧拉板9相平行，锚槽侧板1与锚箱侧拉板9在施工态脱离，在成桥态通过螺栓连接，锚箱端板6和锚槽背板7均为纵向设置的竖板，其中，锚箱端板6布置在两块锚箱侧拉板9的一端，并且锚箱端板6的两端分别与两块锚箱侧拉板9相焊接，锚槽背板7位于锚箱端板6外，锚槽背板7与锚槽侧板1相焊接，锚槽背板7具有与桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构，栓接端的承压板8为水平板，栓接端的承压板8水平焊接在锚箱侧拉板9和锚箱端板6上，为改善锚槽侧板1抗弯与抗扭的性能，锚槽侧板1外侧还布置能够提高锚槽侧板1抗弯与抗扭性能的横向加劲肋5；固定端包括锚箱背板10和承压板，锚箱背板10也为纵向设置的竖板，锚箱背板10布置在两块锚箱侧拉板9的另一端，并且两端分别与两块锚箱侧拉板9相焊接，锚箱背板10具有与桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构，固定端的承压板8′为水平板，固定端的承压板8′水平焊接在锚箱侧拉板9和锚箱背板10上，滑动副位于上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板8与固定端的承压板8′之间，滑动副由不锈钢板2以及涂覆在不锈钢板2表面上的硅脂或润滑油脂组成，上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板8与固定端的承压板8′之间通过螺栓连接以共同传递竖向的垂直力。

本发明的锚槽侧板1与锚槽背板7经熔透焊接，且与锚箱侧拉板9平行，锚槽侧板1一侧布置在塔壁内，在塔壁内开孔形成PBL板并穿普通钢筋，锚槽侧板1与锚箱侧拉板9进行高强螺栓栓接。锚箱固定端承压板及加劲肋与其上下锚槽的承压板及加劲肋通过高强螺栓连接而共同传递垂直力，锚箱及锚槽的背板与混凝土之间采用两块竖向布置并带锚筋的PBL键及剪力钉与混凝土结合。

栓接端的承压板8与固定端的承压板8′结构相同，均为具有开口的U型板，栓接端的承压板8与固定端的承压板8′的U型开口相对，其中，承压板8、8′具有侧板板肋3、3′和背板板肋4、4′，承压板8、8′通过侧板板肋3、3′与锚箱侧拉板9相焊接，栓接端的承压板8通过背板板肋4与锚箱端板6相焊接，固定端的承压板8′通过背板板肋4′与锚箱背板10相焊接。

本发明中，锚槽背板7具有与桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土13中的PBL板11a和PBL板锚筋12，PBL板11a竖向设置，该PBL板11a是锚槽侧板1伸入塔壁内的那部分开孔钢板，PBL板锚筋12为多根，多根PBL板锚筋12均固定焊接在PBL板11a上，PBL板11a与锚槽背板7相焊接；锚箱背板10具有与桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土13中的PBL板11b和PBL板锚筋12，PBL板11b竖向设置，该PBL板11b是锚箱侧拉板9伸入塔壁内的那部分开孔钢板，PBL板锚筋12为多根，多根PBL板锚筋12均固定焊接在PBL板11b上，PBL板11b与锚箱背板10相焊接。在PBL板11a、11b上焊接PBL板锚筋12，此锚筋也起斜拉桥桥塔塔壁内的箍筋作用，以提供斜拉索断索工况下的部分抗拔力。

上述斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置的施工方法，包括如下步骤：

(1)预制多段锚箱节段，每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板9、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板9位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板9的两端，并且初步预紧锚槽侧板1与锚箱侧拉板9之间的螺栓，以便运输吊装；

(2)将上述多段锚箱节段运至斜拉桥桥塔处进行吊装就位，安装时保证上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设置滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与桥塔塔壁内混凝土13相结合的连接结构，上下锚箱节段装配完成后，接长混凝土13塔壁内的斜拉索套筒，放松锚槽侧板1与锚箱侧拉板9之间预紧的螺栓，浇注混凝土13；

(3)待上塔柱施工完成后，悬拼或悬浇斜拉桥桥塔的主梁，张拉锚箱节段的斜拉索；待所有锚箱节段拉索张拉并完成二期恒载调索后，再逐个紧固锚槽侧板1与锚箱侧拉板9之间的螺栓，形成上下连续的多段锚箱节段。

Claims (8)

1.一种斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，包括上下连续设置的多段锚箱节段，其特征在于：每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板的左、右两端，上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设有滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与斜拉桥桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述的锚箱节段为矩形箱体结构，所述的锚箱侧拉板为两块，为横向设置的两块竖板，两块竖板一前一后设置并且互相平行，所述的栓接端包括锚槽侧板、锚槽背板、锚箱端板和承压板，所述锚槽侧板也为两块竖板，两块锚槽侧板位于两块锚箱侧拉板的外侧，并且与锚箱侧拉板相平行，锚槽侧板与锚箱侧拉板在施工态脱离，在成桥态通过螺栓连接，所述的锚箱端板和锚槽背板均为纵向设置的竖板，其中，锚箱端板布置在两块锚箱侧拉板的一端，并且锚箱端板的两端分别与两块锚箱侧拉板相焊接，所述的锚槽背板位于锚箱端板外，所述锚槽背板与锚槽侧板相焊接，所述锚槽背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，所述栓接端的承压板为水平板，栓接端的承压板水平焊接在所述锚箱侧拉板和锚箱端板上；所述的固定端包括锚箱背板和承压板，所述的锚箱背板也为纵向设置的竖板，锚箱背板布置在两块锚箱侧拉板的另一端，并且两端分别与两块锚箱侧拉板相焊接，锚箱背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，所述固定端的承压板为水平板，固定端的承压板水平焊接在所述锚箱侧拉板和锚箱背板上，所述的滑动副位于上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板与固定端的承压板之间，上下相邻的锚箱节段中的栓接端的承压板与固定端的承压板之间通过螺栓连接以共同传递竖向的垂直力。

3.根据权利要求2所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述锚槽背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土中的PBL板和PBL板锚筋，所述PBL板竖向设置，该PBL板是锚槽侧板伸入塔壁内的那部分开孔钢板，所述PBL板锚筋为多根，多根PBL板锚筋均固定焊接在PBL板上，所述PBL板与锚槽背板相焊接；所述锚箱背板具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构包括预埋在塔壁内混凝土中的PBL板和PBL板锚筋，所述PBL板竖向设置，该PBL板是锚箱侧拉板伸入塔壁内的那部分开孔钢板，所述PBL板锚筋为多根，多根PBL板锚筋均固定焊接在PBL板上，所述PBL板与锚箱背板相焊接。

4.根据权利要求2所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述的滑动副由不锈钢板以及涂覆在不锈钢板表面上的硅脂或润滑油脂组成。

5.根据权利要求2所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述栓接端的承压板与固定端的承压板结构相同，均为具有开口的U型板，栓接端的承压板与固定端的承压板的U型开口相对，其中，承压板具有侧板板肋和背板板肋，承压板通过侧板板肋与锚箱侧拉板相焊接，栓接端的承压板通过背板板肋与锚箱端板相焊接，固定端的承压板通过背板板肋与锚箱背板相焊接。

6.根据权利要求2所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述锚箱侧拉板为H型板。

7.根据权利要求2所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置，其特征在于：所述锚槽侧板外侧还布置能够提高锚槽侧板抗弯与抗扭性能的横向加劲肋。

8.权利要求1至7任一项所述的斜拉桥先滑后固型组合钢锚箱锚固装置的施工方法，包括如下步骤：

(1)预制多段锚箱节段，每一段锚箱节段均具有锚箱侧拉板、栓接端与固定端，其中，锚箱侧拉板位于中部，栓接端与固定端分别布置在锚箱侧拉板的两端，并且初步预紧锚槽侧板与锚箱侧拉板之间的螺栓，以便运输吊装；

(2)将上述多段锚箱节段运至斜拉桥桥塔处进行吊装就位，安装时保证上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端呈交错状布置，并且上下相邻的锚箱节段中的栓接端与固定端之间设置滑动副，锚箱节段的栓接端与固定端均具有与桥塔塔壁内混凝土相结合的连接结构，上下锚箱节段装配完成后，接长混凝土塔壁内的斜拉索套筒，放松锚槽侧板与锚箱侧拉板之间预紧的螺栓，浇注混凝土；

(3)待上塔柱施工完成后，悬拼或悬浇斜拉桥的主梁，张拉锚箱节段的斜拉索；待所有锚箱节段拉索张拉并完成二期恒载调索后，再逐个紧固锚槽侧板与锚箱侧拉板之间的螺栓，形成上下连续的多段锚箱节段。