CN108342982B - 一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，该自锚结构设置于斜拉桥边跨现浇主梁端部，现浇主梁承载于主塔下横梁；所述自锚结构共设有4套，主桥两岸各1套，单岸边跨梁端左右幅各设1套；该自锚结构包括锚固基础、锚固预埋件、锚固滑轮组件及承重索钢丝绳，所述锚固基础设置于边跨现浇主梁的顶部，锚固预埋件一端伸入锚固基础，锚固预埋件另一端通过锚固滑轮组件与承重索钢丝绳一端相连，承重索钢丝绳的另一端通过斜拉桥两岸主塔中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础上。本发明在混合组合梁斜拉桥中形成塔、梁、索的自锚固结构体系，该结构体系受力明确，施工运行稳定可靠，且受场地条件因素影响小，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及斜拉桥缆索吊机系统承重索锚固施工设计领域，具体是一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构。
背景技术
在中等跨径桥梁结构设计中，混合组合梁斜拉桥以其优越的结构使用性能和性价比，在近年来应用较多。在特殊的桥位施工地形条件下，组合梁斜拉桥主梁吊装施工可采用缆索吊机工法，即利用缆索吊机完成主梁的起吊、运输和桥位安装，施工安全高效、经济适用。在缆索吊机承重索后锚结构施工设计中，对于悬索桥而言，可利用锚碇结构实现承重索后锚设置；对于拱桥而言，一般采用增设重力锚或桩锚的形式。在斜拉桥体系中建立缆索吊机亦可采用增设重力锚或桩锚的形式，但在特定的桥位地质条件和施工场地条件受限的情况下，重力锚或桩锚不易设置且施工费用大，因此，对于斜拉桥体系中缆索吊机承重索锚固结构的施工设计，将是斜拉桥缆索吊机系统结构设计的关键，同时也是重难点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中在桥位地质条件或施工场地条件受限的情况下，混合组合梁斜拉桥结构体系中缆索吊机承重索的锚固施工设计问题，提供了一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索的梁端自锚结构。
本发明所采用的技术方案如下：
一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，该自锚结构设置于斜拉桥边跨现浇主梁端部，现浇主梁承载于主塔下横梁；所述自锚结构共设有4套，4套自锚结构分别设于两岸边跨现浇主梁端部两侧；该自锚结构包括锚固基础、锚固预埋件、锚固滑轮组件及承重索钢丝绳，所述锚固基础设置于边跨现浇主梁的顶部，锚固预埋件一端伸入锚固基础，锚固预埋件另一端通过锚固滑轮组件与承重索钢丝绳一端相连，承重索钢丝绳的另一端通过斜拉桥两岸主塔中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础上。
所述锚固基础是通过向锚固基础模板内浇筑混凝土而形成的直角梯形结构，所述锚固基础模板是由上横板、竖向板、下横板及斜支撑板依次连接而成的直角梯形体。
所述锚固基础通过结构钢筋与边跨现浇主梁连接成一体。
所述结构钢筋包括竖向钢筋、水平钢筋及锚下加强钢筋，所述水平钢筋设置有若干根，若干根水平钢筋沿水平方向间隔排列且每根水平钢筋均焊接于竖向板与斜支撑板之间；所述竖向钢筋设置有若干根，若干根竖向钢筋沿竖直方向间隔排列，且每根竖向钢筋的一端固定于上横板上，竖向钢筋的另一端穿过下横板并垂直向下伸入边跨现浇主梁内；所述锚下加强钢筋设置有若干根，若干根锚下加强钢筋间隔排列并平行于斜支撑板设置，每根锚下加强钢筋的一端固定于上横板上，锚下加强钢筋的另一端穿过下横板并伸入边跨现浇主梁内；所述锚固基础模板、竖向钢筋、水平钢筋、锚下加强钢筋及边跨现浇主梁之间通过灌注的混凝土固结成一体。
所述的锚固预埋件包括个平行设置的钢板带，每个钢板带的前端开设有连接销孔，该连接销孔用于与锚固滑轮组件销接连接；每个钢板带的底端穿过斜支撑板，并伸入锚固基础内，且个钢板带伸入锚固基础内的部分相互之间通过平联连接。
所述钢板带通过定位板与斜支撑板固定连接。
所述钢板带采用Q345材质，钢板带的厚度30mm。
所述锚固滑轮组件包括两平行连接板、一个加劲板及一个钢轮，所述两平行连接板之间通过加劲板固定连接，两平行连接板的一端设置有与连接销孔相匹配的销子，两平行连接板的另一端设置有锚固销轴，所述钢轮固定于锚固销轴上。
所述承重索钢丝绳的一端绕过钢轮后套在绳卡中，承重索钢丝绳的另一端通过斜拉桥两岸主塔中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础上。
所述主塔下横梁与斜拉桥主梁间设置有塔梁固结装置，所述塔梁固结装置包括阻尼器支座、上牛腿和下牛腿，所述阻尼器支座设置于主塔下横梁的顶部，阻尼器支座的顶部和主梁底部均预埋钢板，下牛腿与阻尼器支座顶部的预埋型钢焊接连接，上牛腿与主梁底部内的预埋型钢焊接连接，上牛腿与下牛腿搭接连接。
本发明的优点是：将混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索自锚结构设置于边跨现浇主梁端部两侧，通过在梁面上增设临时锚固基础的形式实现缆索吊机承重索的锚固施工设计，锚固基础利用体内设置的连接钢筋与斜拉桥边跨混凝土现浇主梁形成一体，即在混合组合梁斜拉桥结构体系中形成塔、梁、索的自锚固结构体系，在缆索吊机运行期间由主塔和主梁共同参与承重索受力，实现了在混合组合梁斜拉桥中缆索吊机系统的承重索锚固施工设计。该承重索锚固结构体系的设计与施工应用，一方面其锚固装置设于主梁梁面，受桥位地质条件及施工场地影响小，适用性强；另一方面，通过借助边跨主梁结构自身参与锚固受力，相比于采用重力锚或桩锚，大大节约了施工成本；另外，锚固结构体系受力明确，施工方便快捷，在实际施工组织过程中实用性较强施工效益显著，为项目和企业创造了良好的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是承重索梁端自锚结构总体布置图；
图2是承重索梁端锚固基础构造图；
图3是锚固预埋件主视图；
图4是锚固预埋件侧视图；
图5是锚固滑轮组件构造图；
图6是锚固基础配筋图；
图7是塔梁固结装置构造图。
附图标记说明：
1、锚固基础；1.1上横板；1.2、竖向板；1.3、下横板；1.4、斜支撑板；1.5、竖向钢筋；1.6、水平钢筋；1.7、锚下加强钢筋；2、锚固预埋件；2.1、钢板带；2.2、连接销孔；2.3、定位板；2.4、平联；3、锚固滑轮组件；3.1、连接板；3.2、加劲板；3.3、钢轮；3.4、销子；4、承重索钢丝绳；5、绳卡；6、边跨现浇主梁；7、主塔；8、塔梁固结装置；8.1、阻尼器支座；8.2、上牛腿；8.3、下牛腿；9、自锚结构。
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，该自锚结构9设置于斜拉桥边跨现浇主梁6端部，边跨现浇主梁6上设置有与之垂直布置的主塔7；所述自锚结构9共设有4套，4套自锚结构9分别设于两岸边跨现浇主梁6端部两侧；该所自锚结构9包括锚固基础1、锚固预埋件2、锚固滑轮组件3及承重索钢丝绳4，所述锚固基础1设置于边跨现浇主梁6的顶部，锚固预埋件2一端伸入锚固基础1，锚固预埋件2另一端通过锚固滑轮组件3与承重索钢丝绳4一端相连，承重索钢丝绳4的另一端通过斜拉桥两岸主塔7中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础1上。
该承重索自锚结构9设置于两岸边跨现浇主梁端部两侧，在主梁顶部设置混凝土锚固基础，通过预埋于主梁体内的连接钢筋将混凝土锚固基础和主梁形成浇筑形成整体，借助边跨现浇混凝土主梁的自重及塔梁固结装置形成缆索吊机承重索的梁端自锚固结构体系，共同参与缆索吊机承重索锚固受力，以此实现缆索吊机承重索的两岸锚固。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，所述锚固基础1是通过向锚固基础模板内浇筑混凝土而形成的直角梯形结构，所述锚固基础模板是由上横板1.1、竖向板1.2、下横板1.3及斜支撑板1.4依次连接而成的直角梯形体。
所述锚固基础1通过结构钢筋与边跨现浇主梁6连接成一体，如图6所示，所述结构钢筋包括竖向钢筋1.5、水平钢筋1.6及锚下加强钢筋1.7，所述水平钢筋1.6设置有若干根，若干根水平钢筋1.6沿水平方向间隔排列且每根水平钢筋1.6均焊接于竖向板1.2与斜支撑板1.4之间；所述竖向钢筋1.5设置有若干根，若干根竖向钢筋1.5沿竖直方向间隔排列，且每根竖向钢筋1.5的一端固定于上横板1.1上，竖向钢筋1.5的另一端穿过下横板1.3并垂直向下伸入边跨现浇主梁6内；所述锚下加强钢筋1.7设置有若干根，若干根锚下加强钢筋1.7间隔排列并平行于斜支撑板1.4设置，每根锚下加强钢筋1.7的一端固定于上横板1.1上，锚下加强钢筋1.7的另一端穿过下横板1.3并伸入边跨现浇主梁6内；所述锚固基础模板、竖向钢筋1.5、水平钢筋1.6、锚下加强钢筋1.7及边跨现浇主梁6之间通过灌注的混凝土固结成一体。
锚固基础采用钢筋混凝土结构形式，如横桥向宽2.5m，纵桥向长4.5m，高2m，采用C30混凝土；在锚固基础内配置结构钢筋，同时锚固基础竖向主筋伸入边跨现浇主梁内，利用伸入主梁内的钢筋将承重索锚固基础与边跨现浇主梁形成整体结构，共同参与承重索锚固受力；结构钢筋采用HRB400型，除竖向钢筋和斜向钢筋为φ25mm规格，其余均采用φ16mm规格。
实施例3
在上述实施例的基础上，如图3、4所示，所述的锚固预埋件2包括4个平行设置的钢板带2.1，每个钢板带2.1的前端开设有连接销孔2.2，该连接销孔2.2用于与锚固滑轮组件3销接连接；每个钢板带2.1的底端穿过斜支撑板1.4，并伸入锚固基础1内，且4个钢板带2.1伸入锚固基础1内的部分相互之间通过平联2.4连接；所述钢板带2.1通过定位板2.3与斜支撑板1.4固定连接。
在锚固基础内埋设钢板带，作为承重索锚固预埋件，锚固预埋件2采用Q345材质，钢板厚30mm，钢板带埋设于混凝土锚固基础内，在4个钢板带锚固端增设平联将锚固预埋件连接成整体以增强锚固性和稳定性；钢板带前端开设连接销孔，与锚固滑轮组件销接连接。
实施例4
在上述实施例的基础上，如图5所示，所述锚固滑轮组件3包括两平行连接板3.1、一个加劲板3.2及一个钢轮3.3，所述两平行连接板3.1之间通过加劲板3.2固定连接，两平行连接板3.1的一端设置有与连接销孔2.2相匹配的销子3.4，两平行连接板3.1的另一端设置有锚固销轴，所述钢轮3.3固定于锚固销轴上。
所述承重索钢丝绳4的一端绕过钢轮3.3后套在绳卡5中，承重索钢丝绳4的另一端通过斜拉桥两岸主塔7中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础1上。
缆索吊机承重索钢丝绳绕过锚固滑轮后打绳卡实现锚固连接，锚固滑轮通过连接钢板带与锚固预埋件销接连接。
实施例5
在上述实施例的基础上，如图7所示，所述主塔7下横梁与斜拉桥主梁间设置有塔梁固结装置8，所述塔梁固结装置8包括阻尼器支座8.1、上牛腿8.2和下牛腿8.3，所述阻尼器支座8.1设置于主塔7下横梁的顶部，阻尼器支座8.1的顶部和主梁底部均预埋钢板，下牛腿8.3与阻尼器支座8.1顶部的预埋型钢焊接连接，上牛腿8.2与主梁底部内的预埋型钢焊接连接，上牛腿8.2与下牛腿8.3搭接连接，实现主梁纵向支顶限位和塔梁临时锚固。
缆索吊机吊装荷载作用阶段，承重索通过锚固连接件将作用力传递至锚固基础及现浇主梁，竖向荷载由主梁自重抵抗，水平荷载经边跨现浇主梁水平传递至主塔下横梁，通过塔梁固结的设置传递至下塔柱及主塔基础；在主塔下横梁与主梁间设置塔梁固结牛腿限位支顶装置，实现边跨主梁水平力的传递。
缆索吊机承重索锚固于边跨现浇主梁端部，利用连接钢筋将承重索梁端锚固基础与主桥边跨现浇主梁连接成一体，通过在主塔下横梁处设置的塔梁固结装置，在边跨形成塔、梁、索的自锚结构体系，共同参与缆索吊机承重索锚固受力。
实施例6
在上述实施例的基础上，在缆索吊机承重索梁端自锚结构计算中，缆索吊机系统的额定起吊能力按120t设计，运行期最大风力按6级考虑，缆索吊机承重索作用于单个锚固结构的作用力约320t，仰角约19°；通过对各梁段自锚结构锚固连接件、锚固基础、主梁及塔梁固结等构造的结构受力和稳定性计算，均满足设计及相关规范要求，同时经第三方计算单位复验验证，缆索吊机承重索梁端自锚结构安全可靠。
实际施工组织过程中，在主桥现浇主梁混凝土浇筑施工前，在承重索梁端自锚结构设计位置进行锚固基础连接钢筋的预埋，待混凝土现浇主梁施工完成后，在锚固基础内安装锚固预埋件（钢板带+平联组焊结构件），对锚固预埋件进行精确定位调试并加固，然后绑扎锚固基础结构钢筋，支立锚固基础模板，浇筑锚固基础混凝土。缆索吊机承重索安装前完成塔梁固结装置的桥位安装，承重索架设安装施工时，在锚固预埋件端部安装锚固滑轮组件，将承重索钢丝绳绕过滑轮，采用打绳卡的方式实现缆索吊机承重索的锚固。
综上所述，本发明提供一种适用于混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁段自锚结构，其优点是：将混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索锚固于边跨主梁端部，借助斜拉桥边跨主梁及主塔自身结构，通过锚固基础实现缆索吊机承重索的塔、梁自锚结构设计；该自锚结构的设计应用，受桥位地质条件及施工场地影响小，适用性强；同时相比于采用重力锚或桩锚，大大节约了施工成本；自锚固体系受力明确，施工方便快捷，在实际施工组织过程中实用性较强。缆索吊机承重索梁端自锚结构设计与应用即安全高效又经济适用，值得在今后类似斜拉桥缆索吊机承重索锚固施工设计中得到进一步的推广和应用。
Claims (10)
1.一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，该自锚结构（9）设置于斜拉桥边跨现浇主梁（6）端部，现浇主梁（6）承载于主塔（7）下横梁，其特征在于：所述自锚结构（9）共设有4套，4套自锚结构（9）分别设于两岸边跨现浇主梁（6）端部两侧；该自锚结构（9）包括锚固基础（1）、锚固预埋件（2）、锚固滑轮组件（3）及承重索钢丝绳（4），所述锚固基础（1）设置于边跨现浇主梁（6）的顶部，锚固预埋件（2）一端伸入锚固基础（1），锚固预埋件（2）另一端通过锚固滑轮组件（3）与承重索钢丝绳（4）一端相连，承重索钢丝绳（4）的另一端通过斜拉桥两岸主塔（7）上的转索鞍锚固于另一岸锚固基础（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述锚固基础（1）是通过向锚固基础模板内浇筑混凝土而形成的直角梯形结构，所述锚固基础模板是由上横板（1.1）、竖向板（1.2）、下横板（1.3）及斜支撑板（1.4）依次连接而成的直角梯形体。
3.根据权利要求2所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述锚固基础（1）通过结构钢筋与边跨现浇主梁（6）连接成一体。
4.根据权利要求3所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述结构钢筋包括竖向钢筋（1.5）、水平钢筋（1.6）及锚下加强钢筋（1.7），所述水平钢筋（1.6）设置有若干根，若干根水平钢筋（1.6）沿水平方向间隔排列且每根水平钢筋（1.6）均焊接于竖向板（1.2）与斜支撑板（1.4）之间；所述竖向钢筋（1.5）设置有若干根，若干根竖向钢筋（1.5）沿竖直方向间隔排列，且每根竖向钢筋（1.5）的一端固定于上横板（1.1）上，竖向钢筋（1.5）的另一端穿过下横板（1.3）并垂直向下伸入边跨现浇主梁（6）内；所述锚下加强钢筋（1.7）设置有若干根，若干根锚下加强钢筋（1.7）间隔排列并平行于斜支撑板（1.4）设置，每根锚下加强钢筋（1.7）的一端固定于上横板（1.1）上，锚下加强钢筋（1.7）的另一端穿过下横板（1.3）并伸入边跨现浇主梁（6）内；所述锚固基础模板、竖向钢筋（1.5）、水平钢筋（1.6）、锚下加强钢筋（1.7）及边跨现浇主梁（6）之间通过灌注的混凝土固结成一体。
5.根据权利要求2所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述的锚固预埋件（2）包括4个平行设置的钢板带（2.1）,每个钢板带（2.1）的前端开设有连接销孔（2.2），该连接销孔（2.2）用于与锚固滑轮组件（3）销接连接；每个钢板带（2.1）的底端穿过斜支撑板（1.4），并伸入锚固基础（1）内，且4个钢板带（2.1）伸入锚固基础（1）内的部分相互之间通过平联（2.4）连接。
6.根据权利要求5所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述钢板带（2.1）通过定位板（2.3）与斜支撑板（1.4）固定连接。
7.根据权利要求5所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述钢板带（2.1）采用Q345材质，钢板带（2.1）的厚度30mm。
8.根据权利要求5所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述锚固滑轮组件（3）包括两平行连接板（3.1）、一个加劲板（3.2）及一个钢轮（3.3），所述两平行连接板（3.1）之间通过加劲板（3.2）固定连接，两平行连接板（3.1）的一端设置有与连接销孔（2.2）相匹配的销子（3.4），两平行连接板（3.1）的另一端设置有锚固销轴，所述钢轮（3.3）固定于锚固销轴上。
9.根据权利要求8所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述承重索钢丝绳（4）的一端绕过钢轮（3.3）后套在绳卡（5）中，承重索钢丝绳（4）的另一端通过斜拉桥两岸主塔（7）中横梁上的转索鞍锚固于另一岸的锚固基础（1）。
10.根据权利要求1所述的一种混合组合梁斜拉桥缆索吊机承重索梁端自锚结构，其特征在于：所述主塔（7）下横梁与斜拉桥主梁间设置有塔梁固结装置（8），所述塔梁固结装置（8）包括阻尼器支座（8.1）、上牛腿（8.2）和下牛腿（8.3），所述阻尼器支座（8.1）设置于主塔（7）下横梁的顶部，阻尼器支座（8.1）的顶部和主梁底部均预埋钢板，下牛腿（8.3）与阻尼器支座（8.1）顶部的预埋型钢焊接连接，上牛腿（8.2）与主梁底部内的预埋型钢焊接连接，上牛腿（8.2）与下牛腿（8.3）搭接连接。
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