CN103806373B - 斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，钢桥采用两跨自平衡单索塔双索面结构，主梁具有悬河跨和陆地跨，索塔上设置塔上锚固构件，索塔与主梁之间连接有一分多斜拉索体系，索塔两侧的斜拉索对称布置，斜拉索塔上锚端采用单耳式锚具，直接销接锚固于塔上锚固构件的腹板上；斜拉索梁上锚固构件采取可拆卸的锚固构件，位于桁架竖向腹杆与上弦杆交接处，梁上锚固构件为可旋转结构。斜拉索塔上锚固端采用单耳式锚具，可直接销接锚固于腹板上，结构构造简单，施工拼装简便；一分多斜拉索体系分散了主梁上的锚固点，有效地降低了斜拉索在主梁上的锚固力，同时加密主梁弹性支撑点，缩短主梁实际跨度，改善主梁桁架片的受力状态。

Description

斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统

技术领域

本发明涉及一种斜拉桥锚固系统，尤其是一种能够快速安装和张拉的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统。

背景技术

装配式公路钢桥，是一种可分解、能快速架设的制式桥梁，具有构造简单、构件轻巧、互换性强、便于快速组装、适应性强、经济实用等特点，在要求快速搭建的场合得到广泛使用。尤其是在抢险的危急关头、时间成为关键因素的时刻，装配式公路钢桥起到非常重要的作用。

随着我国公路建设日新月异的发展，尤其是全国高速公路的全面建设，大跨径（单跨≥70m）公路桥梁越来越普及。这些桥梁会由于地震、山洪暴发、泥石流等自然灾害或人们日常交通活动造成桥梁的损坏，导致交通中断。为保证社会秩序的正常进行，我们需要采取措施及时保障交通的顺畅，特别是在抢险救灾时，及早恢复通车对于抢救人们生命和财产安全起着关键性作用。

目前，国内公知的装配式公路钢桥有“321”装配式公路钢桥（简称“321”钢桥）和ZB-200型装配式公路钢桥（简称ZB-200型钢桥）两种。“321”钢桥从原贝雷桥基础上演变而来，ZB-200型钢桥相当于“321”钢桥的改进结构，ZB-200型钢桥更加适应中国的国情，ZB-200型钢桥构件更加简单，架设方便，标准化程度更高，而且互换性和适应性好。ZB-200型钢桥的力学性能好，抗弯能力比“321”钢桥增加56%，且可以节省至少30%的用钢量。

但是现有的装配式公路钢桥的架设跨度较小，“321”钢桥的最大跨度为63m，ZB-200型钢桥的最大跨度为69m，即使能达到最大跨长，其承载力也会受到很大的限制，因此装配式公路钢桥在跨度上的局限性限制了其适用范围。

对于大跨度的桥梁，斜拉桥是通常采用的桥型，是在主梁上设置若干拉索作为弹性支撑的一种桥梁，由承压为主的塔，受拉的索和承弯压的梁组合起来的一种结构体系。特点是通过拉索体系增大了桥梁的跨度，常规斜拉桥的索塔需设置永久性砼深基础与地基相连，斜拉索两端通过锚板分别永久性密集布置固定到索塔和主梁的锚固基座上，因而架设时间相当长，调索非常麻烦，无法满足应急抢险的快速架设需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，通过本斜拉索系统，不仅大大增加了装配式钢桥的跨度，而且由于是销接系统，可以很快的安装就位，索力张拉也快捷方便，实现抢险救灾快速架设桥梁的要求。

斜拉索梁上锚固系统一般是固定在梁上的构件，连接部位结构复杂，由于每根斜拉索的角度不同，因而每个锚固点构造都有所不同。本发明提供了一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，具有能绕销轴转动的装配式梁上锚固构件，梁上锚固构件为钢板焊接而成，不同角度的斜拉索均可采用一种规格的梁上锚固构件，并且在车辆通行时，此梁上锚固构件能适应主梁下挠时拉索与主梁轴线的夹角变化。

本发明还解决了现有的锚固系统固定于主梁上，安装复杂，施工时间长，不适用于快速架设的缺陷，提供一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，使用在装配式钢桥中，属于装配式构件，安装时间短，适合快速架设。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，钢桥采用两跨自平衡单索塔双索面结构，主梁具有两跨，分别为跨河的悬河跨和支撑在陆地上的陆地跨，索塔上设置塔上锚固构件，索塔与主梁之间连接有一分多斜拉索体系，索塔两侧的斜拉索对称布置，斜拉索塔上锚端采用单耳式锚具，直接销接锚固于塔上锚固构件的腹板上；斜拉索梁上锚固构件采取可拆卸的锚固构件，位于桁架竖向腹杆与上弦杆交接处，梁上锚固构件为可旋转结构。斜拉索塔上锚固端采用单耳式锚具，可直接销接锚固于腹板上，结构构造简单，施工拼装简便；一分多斜拉索体系分散了主梁上的锚固点，有效地降低了斜拉索在主梁上的锚固力，同时加密主梁弹性支撑点，缩短主梁实际跨度，改善主梁桁架片的受力状态，此外减小了斜拉索的截面尺寸，方便斜拉索的储存、运输和装卸；梁上锚固构件可旋转，适应斜拉索的角度变化，提高了通用性，缩短连接时间。

作为优选，斜拉索体系为一分三结构，分别为上段斜拉索和下段斜拉索，上段斜拉索与下段斜拉索之间通过分索器连接，一根上段斜拉索通过分索器连接三根下段斜拉索。装配式公路钢桥的装配单元是桁架，单个桁架自身能承受的拉力是有上限的，采用一分三结构后，一根连接上锚固构件的钢索被分成三根钢索与桥梁连接，这样桁架上的拉力就被降低，从而保证桁架的结构安全；还可以对钢索的分索进行重新设计，可以根据具体需要形成一分二或者其他需要的分索结构。

作为优选，分索器呈片状扇形结构，分索器具有一个上连接孔和三个下连接孔，根据一分三的拉索结构受力特点，三个下连接孔呈弧形排列，弧形的圆心为上连接孔的孔心，上连接孔所在部位的厚度大于下连接孔所在部位的厚度。分索器上连接孔所在的部位受到的拉力最大，因而此处的厚度最大，以保证分索器具有足够的强度。

作为优选，上段斜拉索的上端为单耳式锚具端，通过销轴与塔上锚固构件相销接，上段斜拉索的下端为叉耳式锚具端，通过销轴与分索器的上连接孔相销接，下段斜拉索的上端为叉耳式锚具端，通过销轴与分索器的下连接孔相销接，下段斜拉索的下端为张拉端。单耳式锚具为特制锚具，因直接锚固于塔上锚固构件腹板上，单耳耳板长度较大，以适应不同夹角的拉索，并且可以平衡运营时期拉索角度的微小变化。

作为优选，主梁为ZB-200型桁架装配而成，索塔为“321”桁架拼装而成，主梁与索塔采取固结连接。主梁上设置若干拉索作为弹性支撑，拉索上端与塔上锚固构件连接，形成由承压为主的塔，受拉的索和承弯压的梁组合起来的一种结构体系。拉索体系的存在大大的增加了装配式公路钢桥的跨度。

作为优选，塔上锚固构件包括底板，底板上设置有四块腹板，四块腹板组成了两道连接槽，底板下焊接有可与索塔顶部的“321”桁架阴头销接的阳头，为了提高塔上锚固构件的强度和刚度，底板及腹板均焊接有加劲肋，腹板上设置有销孔，斜拉索放置于连接槽内并通过销轴铰接到销孔内。

作为优选，底板、腹板和加劲肋为焊接成型，连接槽的长度方向与主梁的长度方向相同，两连接槽之间的距离与主梁同一侧边上最外侧两桁架之间的距离相等。

作为优选，梁上锚固构件包括固定到主梁桁架上的底座和一个下锚板，下锚板与底座组成转动副，下锚板由锚板和耳板组成，锚板中间设置有锚孔，斜拉索的张拉端穿过锚孔锚固于锚板上。转动副适应斜拉索的角度变化，提高了通用性，缩短架设时间。

作为优选，梁上锚固构件均为钢板焊接而成，梁上锚固构件的底座由两垂直的连接边和半月板组成，转动副销接于半月板之间，耳板与锚板之间连接有加劲板。

作为优选，一个塔上锚固构件连接4根上段斜拉索，通过4个分索器连接12根下段斜拉索并张拉锚固于12个梁上锚固构件上。

本发明的有益效果是：通过塔上锚固构件、一分三的斜拉索体系和梁上锚固构件形成快速装配式斜拉索系统，大幅度增加了装配式公路钢桥的架设跨度，使用简易的施工工具即可实现拉索体系的拼装及索力张拉，大大缩短了传统斜拉索的安装及张拉时间；塔上锚固构件的优越性在于构件相对较小，减小了塔顶重量，销接的方式使得高空作业变的简便和易于安装；一分三斜拉索体系分散了主梁上的锚固点，有效地降低了斜拉索在主梁上的锚固力，同时加密主梁弹性支撑点，缩短主梁实际跨度，改善主梁桁架片的受力状态；实现了梁上锚固构件的可装配性，大大缩短了传统斜拉索梁上锚固端的安装时间，梁上锚固件为钢板焊接而成，梁上锚固构件为可旋转结构，不同角度的斜拉索均可采用一种规格的梁上锚固构件，并且在车辆通行时，此构件能适应主梁下挠时拉索与主梁轴线的夹角变化。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种塔上锚固构件的结构示意图；

图3是本发明图2所示塔上锚固构件的俯视图；

图4是本发明图2所示塔上锚固构件的侧视图；

图5是本发明一种上段斜拉索的结构示意图；

图6是本发明一种下段斜拉索的结构示意图；

图7是本发明一种分索器的结构示意图；

图8是本发明图7所示分索器的侧视图；

图9是本发明一种梁上锚固构件的连接示意图；

图10是本发明图9所示结构的侧视图；

图11是本发明一种梁上锚固构件中底座的结构示意图；

图12是本发明一种梁上锚固构件中下锚板的结构示意图；

图13是本发明图12所示下锚板的侧视图；

图14是本发明一种梁上锚固构件组装示意图；

图中：1、主梁，2、索塔，3、6塔上锚固构件，4、斜拉索，5、上段斜拉索，6、分索器，7、下段斜拉索，8、梁上锚固构件，9、腹板，10、销轴，11、底板，12、加劲肋，13、连接槽，14、单耳式锚具，15、叉耳式锚具，16、锁紧螺母，17、上连接孔，18、下连接孔，19、桁架，20、底座，21、下锚板，22、限止销，23、连接边，24、半月板，25、锚垫板销接孔，26、立板，27、耳板，28、加劲板，29、锚板，30、锚孔，31、销接轴。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种斜拉装配式钢桥斜拉索锚固系统（参见附图1），以ZB-200型装配式公路钢桥为主梁1，主梁1的中心垂直固结有索塔2，索塔为“321”型桁架拼装而成。钢桥采用两跨自平衡单索塔双索面结构，主梁具有两跨，分别为跨河的悬河跨和支撑在陆地上的陆地跨，锚固系统形成悬河跨锚固系统和陆地跨锚固系统。索塔与主梁之间连接有一分三斜拉索体系，悬河跨和陆地跨锚固系统对称布置，每一跨锚固系统包括两组斜拉索4、一个连接斜拉索4上端与索塔2的塔上锚固构件3及六个连接斜拉索下端与主梁1的梁上锚固构件8，每一组斜拉索均包括悬河跨斜拉索和陆地跨斜拉索，悬河跨斜拉索与陆地跨斜拉索相对索塔对称布置，索塔同一侧的两组斜拉索下端连接的梁上锚固构件的位置相互错开。

塔上锚固构件3（参见附图2附图3附图4）包括底板11，底板上焊接固定有四块相互平行的腹板9，四块腹板9组成了两道连接槽13，两连接槽中线之间的距离与主梁同一侧边上最外侧两桁架之间的距离相等。腹板之间、腹板与底板之间焊接有加劲肋12，每块腹板上开设有两销孔，斜拉索单耳锚具端置于连接槽内并通过销轴10销接于销孔内。底板的底部焊接阳头，与索塔的“321”桁架阴头销接。梁上锚固构件8（参见附图14）包括两块底座20（参见附图11），和一个下锚板21，下锚板与底座组成转动副，下锚板由锚板29和耳板27组成，两底座之间通过销接轴31与耳板27（参见附图12附图13）销接。锚板29中心设置有锚孔30，锚板的侧面焊接有垂直锚板的耳板27，耳板与锚板之间连接有加劲板28，锚板底面焊接两垂直锚板的立板26，两立板相互平行且相对锚孔对称。底座具有两呈直角的连接边23，两连接边之间连接有半月板24，半月板上设置有下锚板销接孔25，耳板上设置有销接孔，下锚板铰接于两底板之间。下锚板的耳板上设置有限止孔，限止孔内插有限止销22，梁上锚固构件通过底座20装配到主梁桁架19的弦杆与竖腹杆交接位置，斜拉索的张拉端穿过锚孔并用锁紧螺母16固定张紧（参见附图9附图10）。

一分三斜拉索体系中的斜拉索4包括上段斜拉索5和下段斜拉索7，上段斜拉索与下段斜拉索之间通过分索器6连接，一根上段斜拉索通过分索器连接三根下段斜拉索。分索器呈片状扇形结构（参见附图7附图8），分索器具有一个上连接孔17和三个下连接孔18，三个下连接孔呈弧形排列，弧形的圆心为上连接孔的孔心，上连接孔所在部位的厚度大于下连接孔所在部位的厚度。上段斜拉索的上端为单耳锚具14端（参见附图5），通过销轴10与塔上锚固构件相销接，上段斜拉索的下端为叉耳式锚具15端，叉耳式锚具端通过销轴与分索器的上连接孔相销接，下段斜拉索的上端为叉耳式锚具15端（参见附图6），叉耳式锚具端通过销轴与分索器的下连接孔相销接，下段斜拉索的下端为张拉端，张拉端的外周设置有外螺纹，外螺纹上旋有锁紧螺母16，张拉端穿入到锚板的锚孔内并由锁紧螺母16张紧固定。

上段斜拉索连接索塔底部的塔上锚固构件，一分三后，下段斜拉索连接主梁上的梁上锚固构件，将索力分散作用到主梁的桁架上，有效地降低了斜拉索在主梁上的锚固力，同时加密主梁弹性支撑点，缩短主梁实际跨度，改善主梁桁架片的受力状态，提高了桥梁的承载能力，并增大桥梁的架设跨度。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1. 一种斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于钢桥采用两跨自平衡单索塔双索面结构，主梁具有两跨，分别为跨河的悬河跨和支撑在陆地上的陆地跨，索塔上设置塔上锚固构件（3），索塔与主梁之间连接有一分多斜拉索体系，索塔两侧的斜拉索（4）对称布置，斜拉索塔上锚端采用单耳式锚具（14），直接销接锚固于塔上锚固构件的腹板上；斜拉索梁上锚固构件（8）采取可拆卸的锚固构件，位于桁架竖向腹杆与上弦杆交接处，梁上锚固构件为可旋转结构。

2.根据权利要求1所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于斜拉索体系为一分三结构，分别为上段斜拉索（5）和下段斜拉索（7），上段斜拉索与下段斜拉索之间通过分索器（6）连接，一根上段斜拉索通过分索器连接三根下段斜拉索。

3.根据权利要求2所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于分索器呈片状扇形结构，分索器具有一个上连接孔（17）和三个下连接孔（18），三个下连接孔呈弧形排列，弧形的圆心为上连接孔的孔心，上连接孔所在部位的厚度大于下连接孔所在部位的厚度。

4.根据权利要求3所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于上段斜拉索的上端为单耳式锚具端，通过销轴（10）与塔上锚固构件相销接，上段斜拉索的下端为叉耳式锚具端，通过销轴与分索器的上连接孔相销接，下段斜拉索的上端为叉耳式锚具端，通过销轴与分索器的下连接孔相销接，下段斜拉索的下端为张拉端。

5.根据权利要求1所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于主梁为ZB-200型桁架装配而成，索塔为“321”桁架拼装而成，主梁与索塔采取固结连接。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于塔上锚固构件包括底板（11），底板上设置有四块腹板（9），四块腹板组成了两道连接槽（13），底板下焊接有可与索塔顶部的“321”桁架阴头销接的阳头，底板及腹板均焊接有加劲肋（12），腹板上设置有销孔，斜拉索放置于连接槽内并通过销轴铰接到销孔内。

7.根据权利要求6所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于底板、腹板和加劲肋为焊接成型，连接槽的长度方向与主梁的长度方向相同，两连接槽之间的距离与主梁同一侧边上最外侧两桁架之间的距离相等。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于梁上锚固构件包括固定到主梁桁架上的底座（20）和一个转动副，转动副由锚板（29）和耳板（27）组成，锚板中间设置有锚孔（30），斜拉索的张拉端穿过锚孔锚固于锚板上。

9.根据权利要求8所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于梁上锚固构件均为钢板焊接而成，梁上锚固构件的底座由两垂直的连接边（23）和半月板（24）组成，转动副销接于半月板之间，耳板与锚板之间连接有加劲板（28）。

10.根据权利要求8所述的斜拉装配式公路钢桥斜拉索锚固系统，其特征在于一个塔上锚固构件连接4根上段斜拉索，通过4个分索器连接12根下段斜拉索并张拉锚固于12个梁上锚固构件上。