CN110886217B - 斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造 - Google Patents

斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造 Download PDF

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Abstract

一种斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，以有效降低用钢量，制造，运输，施工和维护的难度，提高结构的耐久性，且有效地降低工程造价。包括梯状混凝土预制构件，该梯状混凝土预制构件包括横向两侧竖向延伸的混凝土竖向塔壁和竖向间隔设置的混凝土锚梁，各混凝土锚梁的两端与同侧混凝土竖向塔壁固结；所述混凝土竖向塔壁的外侧壁上设置埋入桥塔混凝土塔壁现浇混凝土的预留钢筋，且通过布设于各混凝土锚梁横截面内的预应力钢束将梯状混凝土预制构件固结于桥塔混凝土塔壁的两侧壁之间；所述各混凝土锚梁的两端埋设斜拉索锚固齿块。

Description

斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造
技术领域
本发明涉及斜拉索和混凝土桥塔的锚固系统，特别涉及一种斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造。
背景技术
传统的斜拉索和混凝土桥塔的锚固方式一般分为三种锚固方式，即预应力锚固系统，钢锚梁锚固系统和钢锚箱锚固系统。常规的预应力锚固系统在2000年以前用的比较多，但是现在国内趋向于采用钢锚箱和钢锚梁。
与常规的钢锚梁不同的是，预制预应力混凝土锚梁将每根斜拉索的锚梁和锚固齿板及较薄的部分塔壁一起预制，然后采用塔吊吊装到位，再现场浇筑塔壁其余的混凝土，将预制的部分塔壁的混凝土锚梁塔壁连成整体。在塔壁和预制的锚梁之间穿入预应力钢筋，然后张拉预应力钢筋并真空压浆。
如图6和图7所示，在目前的斜拉索锚固的钢锚梁构造中，钢锚梁一般采用斜拉索锚固锚箱、钢横梁、钢牛腿三部分构成。钢锚箱焊接在钢横梁的上部形成一个整体，然后支承在钢牛腿上，钢牛腿和混凝土塔壁之间采用剪力钉连接。
这种钢锚梁构造形式能满足使用要求，但是存在如下方面的不足：
1、钢质钢锚梁的造价较高。国内钢锚梁的平均每米用钢材大致 25-40kg，每吨钢材综合单价2万元，因此，常规斜拉索钢锚梁的造价约每平米约500元到800元；
2、制造和运输困难
斜拉索的钢锚梁包括的钢锚箱部分，需要采用厚抗剪板和承压板与侧板焊接，而且钢锚梁内部还要设置加劲肋，制造难度大，另外钢锚梁采用公路运输比较困难，尤其桥梁位于艰险山区时，运输成本非常高。
3、施工困难
采用塔吊安装，剪力钉和绑扎普通钢筋有冲突，混凝土浇筑困难。
4、维护困难。钢结构，很难抽湿，斜拉索锚固的钢锚箱内部空间狭小，难以检查和养护；养护成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，以有效降低用钢量，制造，运输，施工和维护的难度，提高结构的耐久性，且有效地降低工程造价。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，其特征是：包括梯状混凝土预制构件，该梯状混凝土预制构件包括横向两侧竖向延伸的混凝土竖向塔壁和竖向间隔设置的混凝土锚梁，各混凝土锚梁的两端与同侧混凝土竖向塔壁固结；所述混凝土竖向塔壁的外侧壁上设置埋入桥塔混凝土塔壁现浇混凝土的预留钢筋，且通过布设于各混凝土锚梁横截面内的预应力钢束将梯状混凝土预制构件固结于桥塔混凝土塔壁的两侧壁之间；所述各混凝土锚梁的两端埋设斜拉索锚固齿块。
本发明的有益效果主要体现在如下方面：
一、将传统的钢锚梁采用预制的混凝土梁代替，使得桥塔的施工不再受制于大型钢结构的制造和运输的控制，同时大大减少了用钢量，提高了工程的经济性。
二、预制的混凝土锚梁直接通过上面的混凝土抗剪槽口和预留钢筋与现浇混凝土相连，结构的整体性更好。
三、结构采用是预应力钢筋混凝土结构，后期维护成本及费用非常低，远低于现有的钢锚梁。
四、结构的尺寸远小于钢锚梁，占用的空间也比较小，塔内的维护条件更好。
附图说明
本说明书包括如下七幅附图：
图1是本发明斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造的立面图；
图2是沿图1中A-A线的剖视图。
图3是沿图1中B-B线的剖视图。
图4是本发明斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造中左半幅预制构件的立面图；
图5是本发明斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造中左右幅预制构件的立面图；
图1至图5中示出构件和对应的标记：桥塔混凝土塔壁10、混凝土竖向塔壁20、斜拉索锚固齿块30，混凝土锚梁40、预留钢筋50、波纹管 60、预应力钢束70。
图6是现有斜拉索和桥塔锚固的钢锚梁的平面图。
图7是现有斜拉索和桥塔锚固的钢锚梁的立面图。
图6和图7中示出构件和对应的标记：桥塔混凝土塔壁11、钢牛腿 21、钢锚箱31、钢锚梁顶板41、钢锚梁底板42，钢锚梁左侧腹板43、钢锚梁右侧腹板44，钢牛腿侧壁上的剪力钉51，钢锚箱侧壁上的剪力钉 61。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图6和图7示出的现有斜拉索和桥塔锚固的钢锚梁结构。其结构和施工过程如下：
一、先在钢结构加工厂制造钢牛腿21并在其立板上面焊接剪力钉 51；制造钢锚箱31，钢锚梁41，并在钢锚箱31的立板上面焊接剪力钉 61。将在工程制造好的钢牛腿，钢锚梁分别运输到现场。
二、采用塔吊安装钢牛腿21并浇筑桥塔节段的混凝土11，安装钢锚箱31、钢锚梁41形成的整体。
现有钢锚梁构造存在的不足主要体现在钢质钢锚梁的造价较高、制造和运输困难和施工困难等方面。
参照图1和图2，本发明的斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，包括梯状混凝土预制构件，该梯状混凝土预制构件包括横向两侧竖向延伸的混凝土竖向塔壁20和竖向间隔设置的混凝土锚梁40，各混凝土锚梁40的两端与同侧混凝土竖向塔壁20固结。所述混凝土竖向塔壁 20的外侧壁上设置埋入桥塔混凝土塔壁10现浇混凝土的预留钢筋50，且通过布设于各混凝土锚梁40横截面内的预应力钢束70将梯状混凝土预制构件固结于桥塔混凝土塔壁10的两侧壁之间。所述各混凝土锚梁40的两端埋设斜拉索锚固齿块30。
参照图1，梯状混凝土预制构件在地面整体预制和提升，安装就位后，预留钢筋50和待现浇的桥塔混凝土塔壁10的钢筋采用绑扎连接，浇筑桥塔混凝土塔壁10的混凝土以后，梯状混凝土预制构件和桥塔混凝土塔壁 10连成一体，然后穿入预应力钢束70并张拉到设计吨位，最后灌浆。当斜拉索张拉以后，斜拉索轴力的竖向分力由混凝土和普通钢筋传递给混凝土塔柱，斜拉索轴力的水平分力绝大部分由预应力混凝土锚梁承受。
参照图3，所述混凝土锚梁40的横截面内沿竖向、横向间隔埋设波纹管60，预应力钢束70穿过波纹管60。
参照图1，所述梯状混凝土预制构件整体预制而成。参照图4和图5，所述梯状混凝土预制构件也可以采用分体预制结构，即以其竖立中线为界，预制成对称的左半幅预制构件和右半幅预制构件。
本发明斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造的施工过程如下：
一、在工地的预制梯状混凝土预制构件；
二、利用塔吊将梯状混凝土预制构件吊装到位，再现场浇筑桥塔混凝土塔壁10；
三、待桥塔混凝土塔壁10达到强度以后，穿入预应力钢束70并张拉到位。
四、安装斜拉索并张拉。
本发明采用预制的预应力混凝土锚梁代替钢锚梁，彻底克服了传统环向预应力锚固体系和传统的钢锚梁锚固体系的缺点。
和传统的环向预应力相比，彻底克服了传统环向预应力因为预应力钢束弯曲半径小，预应力损失大，也克服了现浇混凝土梁现场斜拉索锚固区钢筋绑扎困难，立模和混凝土浇筑困难，质量不容易控制等缺陷。
和传统的钢锚梁方案相比，完全避免了大型钢结构的制造、运输。几乎没有任何钢结构，大大节约了工程数量，其建设成本及后期维护成本及费用远低于现有钢锚梁。
如果斜拉索的索力大致600-800t时，桥面宽度为30m时，每对斜拉索对应的钢锚梁和钢牛腿的重量大致为20t，钢结构每吨造价约1.6-1.8万人民币。
而每对预制混凝土锚梁的钢筋混凝土方量不到12m3，预应力钢筋的不到2t，普通钢筋大致3吨，普通钢筋混凝土综合单价按2000元/m3考虑，预应力力钢筋的单价按照按6000元/t考虑，人工费等各项费用均已考虑，其综合单价也低于15万元。另外预应力混凝土的维修养护费用也非常低，更适用于海洋性气候和有腐蚀性的环境。
以上所述只是用图解说明本发明斜拉索预制预应力混凝土锚固梁构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (4)

1.斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，其特征是：包括梯状混凝土预制构件，该梯状混凝土预制构件包括横向两侧竖向延伸的混凝土竖向塔壁(20)和竖向间隔设置的混凝土锚梁(40)，各混凝土锚梁(40)的两端与同侧混凝土竖向塔壁(20)固结；所述混凝土竖向塔壁(20)的外侧壁上设置埋入桥塔混凝土塔壁(10)现浇混凝土的预留钢筋(50)，且通过布设于各混凝土锚梁(40)横截面内的预应力钢束(70)将梯状混凝土预制构件固结于桥塔混凝土塔壁(10)的两侧壁之间；所述各混凝土锚梁(40)的两端埋设斜拉索锚固齿块(30)。
2.如权利要求1所述的斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，其特征是：所述混凝土锚梁(40)的横截面内沿竖向、横向间隔埋设波纹管(60)，预应力钢束(70)穿过波纹管(60)。
3.如权利要求1所述的斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，其特征是：所述梯状混凝土预制构件整体预制而成。
4.如权利要求1所述的斜拉索和桥塔锚固的预制预应力混凝土锚梁构造，其特征是：所述梯状混凝土预制构件以其竖立中线为界，预制成对称的左半幅预制构件和右半幅预制构件。
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