CN108978470A - 一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造，包括两个钢牛腿、钢锚梁、移动限位机构和两锚固组件；两钢牛腿位于空心索塔内部并分别组设于空心索塔两相对的内壁上，两钢牛腿的连线与纵桥向平行；两内壁上均开设有与空心索塔成锐角的斜拉索通过孔；钢锚梁两端分别组设于两钢牛腿上，钢锚梁两端分别与其所在侧的内壁之间均存在第一间隙；移动限位机构用于供钢锚梁在钢牛腿上沿纵桥向移动并防止钢锚梁抵持内壁；两锚固组件分别设于钢锚梁两端内，锚固组件与其所在侧的斜拉索通过孔同轴设置。本发明使钢锚梁‑钢牛腿式索塔锚固构造既能满足断索等极端工况的受力要求，又能消除体系温度和混凝土塔壁收缩徐变引起的次内力效应，降低塔壁开裂风险。

Description

一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造

技术领域

本发明涉及斜拉桥斜拉索锚固领域，涉及一种斜拉桥中斜拉索与主塔间的钢结构锚固构造，具体涉及一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造。

背景技术

在斜拉桥钢锚梁-钢牛腿式索塔锚固构造设计中，常见的钢锚梁与钢牛腿间的连接方式有2种，分别为自由滑动式和先滑动后固结式。

一、自由滑动式；这种方式的特点是钢锚梁作为一个独立和稳定的构件，竖向支撑在钢牛腿上，在两端设置纵桥向和横桥向的限位构造装置，钢锚梁在顺桥向和横桥向可作微小的移动。该种连接方式虽可消除体系温度和混凝土塔壁收缩徐变引起的次内力效应，改善桥塔受力状态，降低混凝土塔壁开裂风险。但断索等极端工况会造成钢锚梁位置的失控；且纵桥向限位构造一般设置在钢锚梁的两端，直接传力至塔壁，传力过于集中，使得塔壁受力极其不利。

二、先滑动后固结式；这种方式的特点是钢锚梁支撑在钢牛腿上，在张拉斜拉索之前钢锚梁一侧与钢牛腿间固结，另一侧与钢牛腿间可在顺桥向滑动，待张拉到规定索力后固定滑动侧，使得钢锚梁两侧与钢牛腿固结。固结前斜拉索水平力绝大部分由钢锚梁承担；固结以后增加的索力由钢锚梁和混凝土塔壁共同承担。但该种连接方式会产生由体系温度和塔壁混凝土收缩徐变引起的次内力效应，使混凝土塔壁存在开裂风险；且钢锚梁与钢牛腿之间的固结连接(焊接或高强螺栓连接)一般仅按抵抗斜拉索运营状态不平衡水平力设置，无法抵抗断索等极端工况下的水平力，达不到钢锚梁和混凝土塔壁共同受力的设计要求。

同时，考虑到后期斜拉索的更换的要求，第二种连接方式(焊接或高强螺栓连接)需要在换索前放松一侧的固定。对于焊接连接，则需高温切割焊缝，这会对锚固构造造成损伤；对于高强螺栓连接，则需要放松一侧高强螺栓，再进行放松旧拉索、换索、张拉新拉索等操作，在这过程中，钢锚梁与钢牛腿之间会反复来回摩擦，会降低两者之间的摩擦系数，从而会降低高强螺栓的承载力，减小结构的安全度。

为克服以上2种连接方案的不足，使钢锚梁-钢牛腿式索塔锚固构造既能满足断索等极端工况的受力要求，又能消除体系温度和混凝土塔壁收缩徐变引起的次内力效应，改善桥塔受力状态，降低混凝土塔壁开裂风险，同时方便后期斜拉索的更换，有必要发明一种新型的斜拉桥索塔钢结构锚固构造。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造，可以消除体系温度和塔壁收缩徐变引起的次内力效应，降低塔壁开裂风险。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其包括：

两个钢牛腿，两所述钢牛腿位于空心索塔内部并分别组设于所述空心索塔两相对的内壁上，两所述钢牛腿的连线与纵桥向平行；两所述内壁上均开设有与所述空心索塔成锐角的斜拉索通过孔；

钢锚梁，所述钢锚梁两端分别组设于两所述钢牛腿上，所述钢锚梁两端分别与其所在侧的所述内壁之间均存在第一间隙；

移动限位机构，所述移动限位机构用于供所述钢锚梁在所述钢牛腿上沿纵桥向移动并防止所述钢锚梁抵持所述内壁；

两锚固组件，两所述锚固组件分别设于所述钢锚梁两端内，所述锚固组件与其所在侧的所述斜拉索通过孔同轴设置。

进一步地，所述移动限位机构包括：

两限位板，两所述限位板分设于所述钢锚梁底部两侧并位于两所述钢牛腿之间；

开设于所述钢锚梁底部两侧的长圆孔，所述长圆孔的长度方向与纵桥向平行；

开设于所述钢牛腿上的圆孔；

限位元件，所述限位元件依次穿过所述长圆孔和所述圆孔并使所述钢锚梁可以在所述钢牛腿上移动以使所述限位板远离或靠近并抵持其所在侧的所述钢牛腿。

进一步地，所述移动限位机构包括：

开设于所述钢锚梁底部两侧的长圆孔，所述长圆孔的长度方向与纵桥向平行；

开设于所述钢牛腿上的圆孔；

限位元件，所述限位元件依次穿过所述长圆孔和所述圆孔并使所述钢锚梁可以在所述钢牛腿上移动；同时，

所述长圆孔的长度不大于两所述第一间隙长度与所述限位元件沿纵桥向宽度三者之和。

进一步地，所述限位元件包括互相配合的螺栓和螺母。

进一步地，所述钢锚梁底部开设有第一定位孔，所述钢牛腿上开设有与所述第一定位孔配合的第二定位孔。

进一步地，所述钢锚梁包括两个间隔设置的腹板以及自上而下依次设置的第一顶板和第一底板，两所述腹板上下两端分别与所述第一顶板和所述第一底板相连并形成开口结构；所述腹板外侧设有竖向的第一加劲板。

进一步地，所述锚固组件包括锚垫板以及与所述斜拉索通过孔轴线平行且间隔设置的两块支撑板，所述锚垫板垂直组设于两所述支撑板远离所述斜拉索通过孔的一端。

进一步地，所述支撑板外壁上设有第二加劲板。

进一步地，两所述内壁上均设有钢护板以及贯穿所述钢护板并嵌入所述内壁的剪力钉。

进一步地，所述钢牛腿包括侧板以及自上而下依次设置的第二顶板和第二底板；所述侧板上下端面分别与所述第二顶板和所述第二底板相连；所述第二顶板所述和第二底板均部分嵌入所述内壁，并通过固定件与所述所述内壁锚固。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中，钢锚梁组设在钢牛腿上，并且与空心索塔内壁预留有第一间隙，当因体系温度和混凝土制空心索塔塔壁收缩徐变引起次内力效应时，移动限位机构可以允许钢锚梁沿纵桥向做微小的移动，从而消除了次内力效应，降低了混凝土空心索塔塔壁开裂风险。

在断索等极端工况下，钢锚梁朝一侧移动，但是移动限位机构只会允许钢锚梁在钢牛腿上沿纵桥向移动，钢锚梁不会发生转动，同时，移动限位机构会限制钢锚梁移动的距离，基于此，斜拉索水平力经钢牛腿的扩散作用传递至空心索塔塔壁，这样就扩散了传递至空心索塔塔壁的应力，且作用在钢牛腿顶部的水平力对钢牛腿的根部产生的弯矩与斜拉索竖向力对钢牛腿的根部产生的弯矩反向，对钢牛腿的根部受力有利，从而改善了空心索塔塔壁受力状态，降低了混凝土空心索塔塔壁开裂风险。

本发明在后期更换斜拉索时，可直接对称放松旧斜拉索、换索、对称张拉新斜拉索，换索方便，且不影响结构的安全度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的斜拉桥索塔钢结构锚固构造结构示意图；

图2为图1中A-A视图；

图3为图1中B-B视图。

其中：1、空心索塔；10、斜拉索通过孔；11、钢护板；12、剪力钉；2、钢牛腿；20、圆孔；21、第二定位孔；22、侧板；23、第二顶板；24、第二底板；25、固定件；3、钢锚梁；30、第一间隙；31、长圆孔；32、第一定位孔；33、第一顶板；34、第一底板；35、腹板；36、第一加劲板；37、横隔板；38、螺栓孔；4、锚固组件；40、锚垫板；41、支撑板；42、第二加劲板；5、限位板；50、第二间隙；6、限位元件。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其包括两个钢牛腿2、钢锚梁3、移动限位机构和两个锚固组件4；两钢牛腿2位于内部并分别组设于空心索塔1两相对的内壁上，两钢牛腿2的连线与纵桥向平行；两内壁上均开设有与空心索塔1成锐角的斜拉索通过孔10；钢锚梁3两端分别组设于两钢牛腿2上，钢锚梁3处于水平状态，钢锚梁3两端分别与其所在侧的内壁之间均存在第一间隙30；移动限位机构用于供钢锚梁3在钢牛腿2上沿纵桥向移动并限制移动距离，防止钢锚梁3抵持内壁，钢锚梁3可以与内壁接触并不受力；两锚固组件4分别设于钢锚梁3两端内，锚固组件4与其所在侧的斜拉索通过孔10同轴设置。

本发明中，钢锚梁3组设在钢牛腿2上，并且与空心索塔1内壁预留有第一间隙30，当因体系温度和混凝土制空心索塔1塔壁收缩徐变引起次内力效应时，移动限位机构可以允许钢锚梁3沿纵桥向做微小的移动，且钢锚梁3两端不会抵持空心索塔1内壁，从而消除了次内力效应，降低了混凝土空心索塔1塔壁开裂风险。

在断索等极端工况下，钢锚梁3朝一侧移动，但是移动限位机构只会允许钢锚梁3在钢牛腿2上沿纵桥向移动，钢锚梁3不会发生转动，同时，移动限位机构会限制钢锚梁3移动的距离，防止钢锚梁3抵持内壁，基于此，斜拉索水平力经钢牛腿2的扩散作用传递至空心索塔1塔壁，这样就扩散了传递至空心索塔1塔壁的应力，且作用在钢牛腿2顶部的水平力对钢牛腿2的根部产生的弯矩与斜拉索竖向力对钢牛腿2的根部产生的弯矩反向，对钢牛腿2的根部受力有利，从而改善了空心索塔1塔壁受力状态，降低了混凝土空心索塔1塔壁开裂风险。

参见图1至图3所示，在一种实施例中，移动限位机构包括两限位板5、开设于钢锚梁3底部两侧的长圆孔31、开设于钢牛腿2上的圆孔20以及限位元件6；其中，两限位板5分设于钢锚梁3底部两侧并位于两钢牛腿2之间，参见图1和图2所示，钢锚梁3底部开设有排成阵列的螺栓孔38，采用高强度螺栓插入螺栓孔38使限位板5紧紧固定在钢锚梁3上，长圆孔31的长度方向与纵桥向平行，限位元件6依次穿过长圆孔31和圆孔20并使钢锚梁3可以在钢牛腿2上移动以使限位板5远离或靠近并抵持其所在侧的钢牛腿2。

具体地，参见图2所示，钢锚梁3底部两侧均开设有四排长圆孔31，每一排的所有长圆孔31沿纵桥向呈一字型排列。

参见图3所示，钢牛腿2上对应的开设有四排圆孔20。

限位元件6包括互相配合的螺栓和螺母，可以采用普通螺栓。相对于现有技术中采用先滑动后固结式方式需要采用高强度螺栓，在换索过程中钢锚梁与钢牛腿之间来回摩擦，降低二者之间摩擦系数，降低高强度螺栓承载力，减小结构安全度，本发明可以采用普通螺栓固定钢锚梁和钢牛腿，在后期更换斜拉索时，可直接对称放松旧斜拉索、换索、对称张拉新斜拉索，换索方便，且不影响结构的安全度。

参见图1所示，钢锚梁3支撑在钢牛腿2上，两者通过普通螺栓连接。钢锚梁3底部的限位板5与钢牛腿2之间预留有第二间隙50，第二间隙50和长圆孔31可以允许钢锚梁3在纵桥向做微小的移动，防止钢锚梁3抵持内壁，这样可以消除体系温度和空心索塔1塔壁收缩徐变引起的次内力效应，改善空心索塔1塔壁受力状态，降低空心索塔1塔壁开裂风险。

在断索等极端工况下，钢锚梁3朝一侧移动，使得限位板5与钢牛腿2接触或抵持，由于普通螺栓的连接作用，钢锚梁3不会发生转动。斜拉索水平力通过限位板5传递给钢牛腿2，经钢牛腿2的扩散作用传递至空心索塔1塔壁。这样扩散了传递至空心索塔1塔壁的应力，且作用在钢牛腿2顶部的水平力对钢牛腿2的根部产生的弯矩与斜拉索竖向力对钢牛腿2的根部产生的弯矩反向，对钢牛腿2的根部受力有利。

参见图1至图3所示，在另一种实施例中，移动限位机构包括开设于钢锚梁3底部两侧的长圆孔31、开设于钢牛腿2上的圆孔20和限位元件6；长圆孔31的长度方向与纵桥向平行，且其长度不大于两第一间隙30长度与限位元件6沿纵桥向宽度三者之和，限位元件6依次穿过长圆孔31和圆孔20并使钢锚梁3可以在钢牛腿2上移动，从而避免了钢锚梁3抵持到内壁上。例如，当限位元件6采用螺栓，则长圆孔31长度不大于两第一间隙30长度与螺栓直径三者之和。

在这种情况下，如果发生了断索等极端工况，钢锚梁3朝一侧移动的最大距离为长圆孔31的长度，使得限位元件6接触或抵持在长圆孔31远离内壁的一端，由于普通螺栓的连接作用，钢锚梁3不会发生转动。斜拉索水平力通过限位元件6朝两个方向传递，其一是传递至钢锚梁3上，其二是传递给钢牛腿2，经钢牛腿2的扩散作用传递至空心索塔1塔壁。这样扩散了传递至空心索塔1塔壁的应力，且作用在钢牛腿2顶部的水平力对钢牛腿2的根部产生的弯矩与斜拉索竖向力对钢牛腿2的根部产生的弯矩反向，对钢牛腿2的根部受力有利。

当然了，上述两个实施例中，长圆孔31可以开设在钢牛腿2上，圆孔20可以开设在钢锚梁3上，此时限位元件6接触或抵持在长圆孔31靠近内壁的一端。

参见图2和图3所示，钢锚梁3底部开设有第一定位孔32，钢牛腿2上开设有与第一定位孔32配合的第二定位孔21，通过螺栓和螺帽将钢锚梁3固定在钢牛腿2上，设置定位孔的好处是：方便钢锚梁3的施工，等完成施工后即可拆掉定位孔上的螺栓和螺帽。

参见图1和图2所示，钢锚梁3包括两个间隔设置的腹板35以及自上而下依次设置的第一顶板33和第一底板34，两腹板35上下两端分别与第一顶板33和第一底板34相连并形成开口结构；腹板35外侧设有竖向的第一加劲板36，两腹板35之间还设有横隔板37。

参见图1所示，锚固组件4包括锚垫板40以及与斜拉索通过孔10轴线平行且间隔设置的两块支撑板41，锚垫板40垂直组设于两支撑板41远离斜拉索通过孔10的一端，在支撑板41外壁上还设有第二加劲板42。

参见图1所示，两内壁上均设有钢护板11以及贯穿钢护板11并嵌入内壁的剪力钉12，钢牛腿2包括侧板22以及自上而下依次设置的第二顶板23和第二底板24；侧板22、第二顶板23、第二底板24均与钢护板11相连；侧板22上下端面分别与第二顶板23和第二底板24相连；第二顶板23和第二底板24均部分嵌入内壁，并通过固定件25与内壁锚固。固定件25可以采用剪力钉。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作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。

Claims (10)

1.一种斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于，其包括：

两个钢牛腿(2)，两所述钢牛腿(2)位于空心索塔(1)内部并分别组设于所述空心索塔(1)两相对的内壁上，两所述钢牛腿(2)的连线与纵桥向平行；两所述内壁上均开设有与所述空心索塔(1)成锐角的斜拉索通过孔(10)；

钢锚梁(3)，所述钢锚梁(3)两端分别组设于两所述钢牛腿(2)上，所述钢锚梁(3)两端分别与其所在侧的所述内壁之间均存在第一间隙(30)；

移动限位机构，所述移动限位机构用于供所述钢锚梁(3)在所述钢牛腿(2)上沿纵桥向移动并防止所述钢锚梁(3)抵持所述内壁；

两锚固组件(4)，两所述锚固组件(4)分别设于所述钢锚梁(3)两端内，所述锚固组件(4)与其所在侧的所述斜拉索通过孔(10)同轴设置。

2.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于，所述移动限位机构包括：

两限位板(5)，两所述限位板(5)分设于所述钢锚梁(3)底部两侧并位于两所述钢牛腿(2)之间；

开设于所述钢锚梁(3)底部两侧的长圆孔(31)，所述长圆孔(31)的长度方向与纵桥向平行；

开设于所述钢牛腿(2)上的圆孔(20)；

限位元件(6)，所述限位元件(6)依次穿过所述长圆孔(31)和所述圆孔(20)并使所述钢锚梁(3)可以在所述钢牛腿(2)上移动以使所述限位板(5)远离或靠近并抵持其所在侧的所述钢牛腿(2)。

3.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于，所述移动限位机构包括：

开设于所述钢锚梁(3)底部两侧的长圆孔(31)，所述长圆孔(31)的长度方向与纵桥向平行；

开设于所述钢牛腿(2)上的圆孔(20)；

限位元件(6)，所述限位元件(6)依次穿过所述长圆孔(31)和所述圆孔(20)并使所述钢锚梁(3)可以在所述钢牛腿(2)上移动；同时，

所述长圆孔(31)的长度不大于两所述第一间隙(30)长度与所述限位元件(6)沿纵桥向宽度三者之和。

4.如权利要求2或3所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述限位元件(6)包括互相配合的螺栓和螺母。

5.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述钢锚梁(3)底部开设有第一定位孔(32)，所述钢牛腿(2)上开设有与所述第一定位孔(32)配合的第二定位孔(21)。

6.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述钢锚梁(3)包括两个间隔设置的腹板(35)以及自上而下依次设置的第一顶板(33)和第一底板(34)，两所述腹板(35)上下两端分别与所述第一顶板(33)和所述第一底板(34)相连并形成开口结构；所述腹板(35)外侧设有竖向的第一加劲板(36)。

7.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述锚固组件(4)包括锚垫板(40)以及与所述斜拉索通过孔(10)轴线平行且间隔设置的两块支撑板(41)，所述锚垫板(40)垂直组设于两所述支撑板(41)远离所述斜拉索通过孔(10)的一端。

8.如权利要求7所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述支撑板(41)外壁上设有第二加劲板(42)。

9.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：两所述内壁上均设有钢护板(11)以及贯穿所述钢护板(11)并嵌入所述内壁的剪力钉(12)。

10.如权利要求1所述的斜拉桥索塔钢结构锚固构造，其特征在于：所述钢牛腿(2)包括侧板(22)以及自上而下依次设置的第二顶板(23)和第二底板(24)；所述侧板(22)上下端面分别与所述第二顶板(23)和所述第二底板(24)相连；所述第二顶板(23)所述和第二底板(24)均部分嵌入所述内壁，并通过固定件(25)与所述所述内壁锚固。