CN108286220A - 一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，包括由顶板、边腹板和横隔板构成的箱梁，还包括用于将索力传递给箱梁的混凝土锚固块，混凝土锚固块位于箱梁室腔内背塔一侧，设置在顶板、边腹板和横隔板的交汇处，且与三者浇筑为一体，其拉索套筒贯穿横隔板和顶板，横隔板为中部带大开孔的加厚板式结构，边腹板为45‑60cm厚的板式结构。本发明的索梁锚固结构呈现的传力机理为三面压剪式承载，结构传力清晰可靠；显著改善了主梁横断面的截面过渡和受力，避免了主梁大体积混凝土浇筑问题；克服了现有索梁锚固结构的防腐长效性及检修可达性差的问题；减少了拉索套筒穿过梁体时的钢筋截断，降低了拉索套筒的定位难度。

Description

一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构

技术领域

本发明涉及桥梁结构技术领域，更具体地，涉及一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构。

背景技术

混凝土箱梁斜拉桥的斜拉索与混凝土箱梁连接结构，即索梁锚固结构，作为直接承受和传递斜拉索索力的结构，是混凝土斜拉桥最为关键且受力最复杂的区域之一。

对于混凝土箱梁斜拉桥的索梁锚固方式，常规的做法是将斜拉索锚固于混凝土箱梁两侧底部大体积实体区A的混凝土锚固块B，以承受并扩散数百吨的斜拉索索力，斜拉索从桥面穿过实体区A内预埋的钢套筒C后锚固于锚固块B的锚垫板D上。

然而，现有常规的混凝土箱梁斜拉桥的索梁锚固结构存在以下问题：1、由于将混凝土箱梁的两侧设计成大体积实体区A，混凝土用量较大，混凝土振捣困难、水化热较大；2、混凝土箱梁截面的顶板E和两侧实体区A之间的存在较大的刚度突变，易产生较大的应力集中现象而造成混凝土出现裂缝；3、钢套筒C需要贯穿整个混凝土大体积实体区A，钢套筒C将会与实体区A内密集的钢筋和梁体横向预应力筋发生位置冲突；4、斜拉索多为空间线形，相应的钢套筒C也为三维空间方向布置，由于钢套筒C预埋较长，钢套筒定C位难度较大；5、斜拉索锚固结构位于梁底大气环境，该位置的可达性较差，不便于日常维修养护，不利于斜拉索锚固结构的防腐；6、斜拉索索力通过混凝土锚固块B与梁底交接面F的单面承载传递给混凝土箱梁，存在索梁锚固块B与梁底交接面F剪应力、锚固块锚固面G与梁底H交接处I拉应力及裂缝较大甚至超限的问题。

综上所述，对于混凝土箱梁斜拉桥，如何设计一种受力合理、传力可靠、施工方便、施工质量易于控制、经济节约、防腐长效、便于维修养护的索梁锚固结构，克服现有索梁锚固结构的两侧设置大体积实体区带来的混凝土施工困难、刚度突变造成混凝土开裂、长拉索套筒与密集钢筋冲突、长套筒定位不易定位等问题，方便斜拉索锚固结构的维修养护及延长使用寿命，优化索梁锚固结构的传力机理，是本领域亟待研究和解决的关键技术问题之一。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构。

本发明采用如下技术方案：

一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，包括由顶板、边腹板和横隔板构成的箱梁，其不同之处在于，还包括用于将斜拉索索力传递给箱梁的混凝土锚固块，所述混凝土锚固块位于箱梁室腔内的背塔一侧，设置在顶板、边腹板和横隔板的交汇处，且与顶板、边腹板和横隔板浇筑为一体，所述混凝土锚固块的拉索套筒贯穿横隔板和顶板，所述横隔板为加厚横隔板。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的边腹板为板式结构，且所述边腹板的厚度为45-60cm。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的横隔板为中部带开孔的板式结构，且所述横隔板的厚度为80-120cm，所述横隔板的中部开孔比例为60-80％。

作为上述技术方案的再进一步改进方案，所述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构还包括设置在箱梁室腔内的向塔一侧的补强块，所述补强块位于顶板、边腹板和横隔板的交汇处，且与顶板、边腹板和横隔板浇筑为一体。

作为上述技术方案的又进一步改进方案，所述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构还包括浇筑嵌设在所述混凝土锚固块内的拉索套筒，所述拉索套筒依次贯穿横隔板、补强块和顶板，所述拉索套筒的长度为1.5-3.6m。

作为上述技术方案的更进一步改进方案，所述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构还包括锚垫板，所述锚垫板固定设置在混凝土锚固块的正面，且与拉索套筒的端部垂直焊接。

作为上述技术方案的再进一步改进方案，所述补强块的侧面为竖直面，所述补强块的底面垂直于侧面，且与所述拉索套筒的延伸方向平行。

作为上述技术方案的再进一步改进方案，所述混凝土锚固块的侧面与所述补强块的侧面位于同一个平面。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构以混凝土锚固块与横隔板的交汇面承压为主，以混凝土锚固块与边腹板和顶板的交汇面受剪为辅，呈现的传力机理为三面压剪式承载，结构传力清晰可靠，有效克服了现有常规的索梁锚固结构存在的索梁锚固块与梁底交接面剪应力、锚固块锚固面与梁底交接处处拉应力及裂缝较大甚至超限的问题；

(2)本发明所提供的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构用适当厚度的边腹板替代了现有常规的索梁锚固结构主梁两侧实体区，显著改善了主梁横断面的截面过渡和受力，避免了主梁大体积混凝土浇筑问题，同时节约了混凝土用量，此外，本发明为配合索梁锚固结构的承压的主传力路径需要，优化了横隔板的设计，将横隔板设计为大面积开孔的加厚隔板形式；

(3)本发明所提供的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构将斜拉索锚固于箱梁的室腔内，有利于斜拉索梁端锚固端的防腐长效性，且维修养护方便，有效克服了现有常规的索梁锚固结构的防腐长效性及检修可达性差的问题；

(4)与现有常规的索梁锚固结构相比，本发明所提供的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的拉索梁端预埋拉索套筒长度减小50％以上，最大程度减少了拉索套筒穿过梁体时的钢筋截断，降低了拉索套筒的定位难度。

附图说明

图1为现有常规的混凝土箱梁斜拉桥的索梁锚固结构的立体图；

图2为现有常规的混凝土箱梁斜拉桥的索梁锚固结构的正视图；

图3为现有常规的混凝土箱梁斜拉桥的索梁锚固结构的侧视图；

图4为根据本发明实施例所提供的一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的正视图；

图5为根据本发明实施例所提供的一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的侧视图；

图6为根据本发明实施例所提供的一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的一个立体图；

图7为根据本发明实施例所提供的一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构的又一个立体图；

图中：

实体区A，锚固块B，钢套筒C，锚垫板D，顶板E，交接面F，锚固块锚固面G，梁底H，交接处I，箱梁1，顶板11，边腹板12，横隔板13，混凝土锚固块2，拉索套筒21，补强块3，锚垫板4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，并不用来限制本发明的具体保护范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图4-7所示，本发明实施例所提供的一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，包括由顶板11、边腹板12和横隔板13构成的箱梁1，它还包括用于将斜拉索索力传递给箱梁1的混凝土锚固块2，混凝土锚固块2内浇筑嵌设有拉索套筒21。

具体地，混凝土锚固块2设置于箱梁1内的背塔一侧，详细地，混凝土锚固块2位于箱梁1的顶板11、边腹板12和横隔板13的交汇处，且与顶板11、边腹板12和横隔板13浇筑为一体。

详细地，上述边腹板(12)设计为板式结构，替代了传统的大体积实体区(A)的做法，且边腹板(12)的厚度为45cm-60cm。

详细地，上述横隔板(13)设计为加厚横隔板结构，其厚度为80-120cm，并在中部作大开孔，根据受力需要，其开孔比例可在60-80％范围内合理选择。

详细地，混凝土锚固块(2)的拉索套筒(21)依次贯穿横隔板(13)、和顶板(11)，且拉索套筒(21)的长度在1.5-3.6m范围内合理选择。

在根据本发明的一个实施例所提供一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，它还包括补强块3，补强块3设置在箱梁1内的向塔一侧，类似混凝土锚固块2的结构，补强块3位于箱梁1的顶板11、边腹板12和横隔板13的交汇处，且与顶板11、边腹板12和横隔板13浇筑为一体，混凝土锚固块2的拉索套筒21依次贯穿横隔板13、补强块3和顶板11。

具体地，补强块3的侧面为竖直面，且补强块3的底面垂直于侧面，此外，补强块3的底面与拉索套筒21的延伸方向平行。

在上述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构中，混凝土锚固块2的侧面与补强块3的侧面位于同一个平面。

在根据本发明的又一个实施例所提供一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，在混凝土锚固块2的正面还设置有锚垫板4，锚垫板4与拉索套筒21的端部垂直焊接。

在上述斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构设计中，以混凝土锚固块与横隔板的交汇面承压为主，以混凝土锚固块与边腹板和顶板的交汇面受剪为辅，呈现的传力机理为三面压剪式承载，结构传力清晰可靠，克服了现有索梁锚固结构存在的索梁锚固块与梁底交接面剪应力、锚固块锚固面与梁底交接处处拉应力及裂缝较大甚至超限的问题；显著改善了主梁横断面的截面过渡和受力，避免了主梁大体积混凝土浇筑问题；向塔侧补强块的设置，显著改善了加厚横隔板的面外不利受力，通过向塔侧补强块与梁体交接面的传力，显著提高了整个结构的承载能力。

同时，将斜拉索锚固于箱梁腔内，有利于斜拉索梁端锚固端的防腐长效性，且维修养护方便，克服了现有索梁锚固结构的防腐长效性及检修可达性差的问题；且在最大程度上减少了拉索套筒穿过梁体时的钢筋截断，降低了拉索套筒的定位难度；横隔板设计为加厚横隔板结构，为了满足了传力需要，在中部作大开孔且开孔比例可在60-80％范围内根据实际情况选择，节约了混凝土用量。

本发明开展了基于有限元的局部应力分析，对比了现有常规混凝土箱梁斜拉桥索梁锚固结构和本申请的三面压剪承载式索梁锚固结构的受力分布和承载力，以论证本申请提出的三面压剪承载式索梁锚固结构的受力安全和突出承载能力。

表1现有常规索梁锚固结构与本申请的三面压剪承载式索梁锚固结构的受力分布和承载力

由上表1的结果，可以看出，本申请的三面压剪承载式索梁锚固结构的承载能力是现有常规混凝土箱梁斜拉桥索梁锚固结构的2.45倍，说明了本发明所提出的新结构的受力安全和突出承载能力。

本说明书未详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，包括由顶板(11)、边腹板(12)和横隔板(13)构成的箱梁(1)，其特征在于，还包括用于将斜拉索索力传递给箱梁(1)的混凝土锚固块(2)，所述混凝土锚固块(2)位于箱梁(1)室腔内的背塔一侧，设置在顶板(11)、边腹板(12)和横隔板(13)的交汇处，且与顶板(11)、边腹板(12)和横隔板(13)浇筑为一体，所述混凝土锚固块(2)的拉索套筒(21)贯穿横隔板(13)和顶板(11)，所述横隔板(13)为加厚横隔板。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，所述边腹板(12)为板式结构，且所述边腹板(12)的厚度为45-60cm。

3.根据权利要求1所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，所述横隔板(13)为中部带开孔的板式结构，且所述横隔板(13)的厚度为80-120cm，所述横隔板(13)的中部开孔比例为60-80％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，还包括设置在箱梁(1)室腔内的向塔一侧的补强块(3)，所述补强块(3)位于顶板(11)、边腹板(12)和横隔板(13)的交汇处，且与顶板(11)、边腹板(12)和横隔板(13)浇筑为一体。

5.根据权利要求4所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，还包括浇筑嵌设在所述混凝土锚固块(2)内的拉索套筒(21)，所述拉索套筒(21)依次贯穿横隔板(13)、补强块(3)和顶板(11)，所述拉索套筒(21)的长度为1.5-3.6m。

6.根据权利要求5所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，还包括锚垫板(4)，所述锚垫板(4)固定设置在混凝土锚固块(2)的正面，且与拉索套筒(21)的端部垂直焊接。

7.根据权利要求5或6所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，所述补强块(3)的侧面为竖直面，所述补强块(3)的底面垂直于侧面，且与所述拉索套筒(21)的延伸方向平行。

8.根据权利要求5或6所述的斜拉桥混凝土箱梁三面压剪承载式索梁锚固结构，其特征在于，所述混凝土锚固块(2)的侧面与所述补强块(3)的侧面位于同一个平面。