CN111119052B - 一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，包括两个左右对称布置的锚固单元，每个锚固单元包括：在所述锚固单元的底部设置有底板基础；在所述锚固单元的顶部设有盖板；在所述底板基础纵向的前后两端对称布置有锚固端，每个锚固端的两侧及中间部位分别竖直设置有构造板，沿所述构造板的前端和末端分别设有挡板，所述挡板与底板基础、构造板固定连接且垂直于所述构造板布置，在每个挡板上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间；每个锚固端的挡板之间通过多个连接板连接加固。本发明所述装置相比于单侧单根主缆以索鞍锚固的成熟形式，能够有效解决单侧双主缆无锚固装置的行业现状。

Description

一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置

技术领域

本发明涉及一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，属于输油(气)管道设计技术领域。

背景技术

现有长输油气管道悬索式跨越设计领域中，单侧通常设计为一根主缆，然而对于搭载管道直径大、同时敷设多根管道以及跨径较大的悬索管道桥，由于设计荷载较大，若单侧采用一根主缆，主缆设计直径极大，有时甚至无成品索可供选择(此情况采取现场预制平行索股法设计主缆)，此时不利于现场运输和安装。因此，随着长输管道跨越建设工期和质量要求的不断提高，出现了单侧双主缆形式，将单根主缆均分为截面较小的两根主缆，可极大地提高运输和安装效率。

相较于单侧单主缆可采用传统索鞍进行锚固的成熟方式，由于单侧双主缆形式的新颖性，目前尚无稳定可靠的塔顶锚固装置进行大规模应用，双主缆在塔顶的锚固成为制约此种形式推广的难点和关键，塔顶部位主缆的锚固质量也直接影响主塔、桥面等全桥的稳定和安全，从而影响现场施工和后期运营维护等各个阶段。

发明内容

根据目前长输油气管道的发展现状，针对悬索跨越形式中出现的单侧同时进行双主缆锚固的结构形式，本发明的目的在于提供一种结构简单、受力稳定、安全可靠、方便检修、易加工及安装且适用于各种主缆矢跨比以及任意主塔形式的塔顶双主缆锚固装置，实现了两侧边跨和主跨双主缆同时在主塔塔顶进行连接锚固，为解决管道悬索跨越主缆锚固问题提供了一种新的装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，包括两个左右对称布置的锚固单元，两个锚固单元之间通过若干根连系梁连接，其中每个锚固单元包括：

在所述锚固单元的底部设置有底板基础，所述底板基础水平布置并与主塔塔顶连接，所述底板基础的纵向垂直于所述连系梁；在所述锚固单元的顶部设有盖板；

在所述底板基础纵向的前后两端对称布置有锚固端，每个锚固单元的两个锚固端之间分别通过横梁连接；

每个锚固端的两侧及中间部位分别竖直设置有构造板，所述构造板沿所述底板基础的纵向布置；沿所述构造板的前端和末端分别设有挡板，所述挡板与底板基础、构造板固定连接且分别垂直于所述底板基础、构造板布置，在每个挡板上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间；每个锚固端的挡板之间通过多个连接板连接加固；。

所述连系梁截面呈“工”字型，与两个锚固单元的底板基础连接，从而将左、右两个锚固单元连接成一个整体；

在每个锚固端的外侧端面上分别设置有第一挡板，每个锚固端的内侧端面上依次平排设置有第三挡板和第二挡板，所述第一挡板、第三挡板和第二挡板分别垂直于所述构造板布置，且所述第一挡板、第三挡板和第二挡板上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间。

进一步的，所述塔顶锚固装置全部采用钢板设计而成，除盖板采用螺栓连接外，其余构件均采用焊接连接。

进一步的，所述底板基础呈箱型截面，沿其横向和纵向分别设有若干块加强肋板。

进一步的，所述盖板包括中间弧形段盖板和两块端部盖板，所述端部盖板设置在所述锚固端的顶部，两块端部盖板之间为中间弧形段盖板。

进一步的，所述横梁沿每个锚固单元的纵向两侧及中间位置设置，且所述横梁的底部贴合所述底板基础设置。

进一步的，第一挡板和第三挡板之间的上部、中部、下部对应依次设置第一连接板、第二连接板、第三连接板，其中所述第一连接板和第三连接板均竖直布置，所述第二连接板垂直于所述第一连接板和第三连接板，所述第二连接板在挡板开孔的两侧均有布置。

进一步的，所述端部盖板与构造板的顶部焊接连接，所述中间弧形段盖板与锚固端内侧端面处的挡板顶部螺栓连接。

本发明的有益效果为：

本发明所述塔顶锚固装置呈对称布置，既可工厂预制后整体吊装，也可半预制后现场组装。同时本发明所述装置能够更加有效、安全地完成对主缆在塔顶的连接和锚固。

本发明所述塔顶锚固装置为封闭结构，可以最大程度地保护主缆锚具，在运营过程中，也能够方便的进行维护和检修。

本发明所述塔顶锚固装置全部通过不同厚度的钢板制作而成，可根据构件的受力程度灵活调节钢板厚度，对于非承重以及受力较小的结构件，可减小其材质厚度，因此能在一定程度上减轻装置重量。

本发明相比于单侧单根主缆以索鞍锚固的成熟形式，能够有效解决单侧双主缆无锚固装置的行业现状，此装置的应用还能够有效节省施工周期、工程造价，便于管道桥梁的运营和维护。

附图说明

图1为本发明所述塔顶锚固装置正视图。

图2为本发明所述塔顶锚固装置俯视图。

图3为本发明所述塔顶锚固装置侧视图。

图4为图1中A-A剖面图。

图5a为本发明所述塔顶锚固装置底板俯视图。

图5b为本发明所述塔顶锚固装置底板侧视图。

图6为本发明所述塔顶锚固装置构造板结构示意图。

图7a为本发明所述塔顶锚固装置第一挡板正视图。

图7b为本发明所述塔顶锚固装置第一挡板侧视图。

图7c为本发明所述塔顶锚固装置第二挡板和第三挡板正视图。

图7d为本发明所述塔顶锚固装置第二挡板和第三挡板侧视图。

图8a为本发明所述塔顶锚固装置第一连接板和第二连接板结构示意图。

图8b为本发明所述塔顶锚固装置第三连接板结构示意图。

图9为本发明所述塔顶锚固装置横梁结构示意图。

图10a为本发明所述塔顶锚固装置连系梁结构侧视图。

图10b为本发明所述塔顶锚固装置连系梁断面结构示意图。

图11为本发明所述塔顶锚固装置在主塔塔顶布置图。

其中，1-上顶板，2-下底板，3-长侧壁板，4-第三加强肋板，5-第一加强肋板，6-第二加强肋板，7-宽侧壁板，8-底板基础，9-构造板，10—第-挡板；11-第二挡板；12-第三挡板；13-第一连接板；14-第二连接板；15-第三连接板；16-端部盖板；17-中间弧形段盖板；18-横梁；19-水平构件，20-竖直构件，21-连系梁，22-锚固单元，23-锚固端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1～图3，一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，为前后对称、左右平衡结构，包括两个左右对称布置的锚固单元22，两个锚固单元22之间通过若干根连系梁21连接，其中每个锚固单元22包括：

在所述锚固单元22的底部设置有底板基础8，所述底板基础8水平布置并与主塔塔顶的预埋件连接，所述底板基础8的纵向垂直于所述连系梁21。在所述锚固单元22的顶部设有盖板。

在所述底板基础8纵向的前后两端对称布置有锚固端23，每个锚固单元22的两个锚固端23之间分别通过横梁18连接，具体的，沿每个锚固单元22的纵向两侧及中间位置均设有横梁18，所述横梁18的底部贴合所述底板基础8设置。

每个锚固端23的两侧及中间部位分别竖直设置有构造板9，所述构造板9的具体结构如图3和图6所示，所述构造板9沿所述底板基础8的纵向布置，用于维护整个塔顶锚固装置的稳定性。沿所述构造板9的前端和末端，即锚固端的内侧端面和外侧端面分别设有挡板，所述挡板与底板基础8、构造板9固定连接，且分别垂直于所述底板基础8、构造板9布置，在每个挡板上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间，避免产生较大地径向和轴向位移，挡板为整个装置主要的受力构件和承重结构，可根据悬索跨越的主缆矢跨比、跨度、主缆的规格型号进行挡板的材质和厚度调节。每个锚固端23的挡板之间均通过多个连接板连接加固。

具体的，如图3所示，在每个锚固端23的外侧端面上分别设置有第一挡板10，所述锚固端23与中间体连接处即所述锚固端23的内侧端面上依次平排设置有第三挡板12和第二挡板11，所述第一挡板10、第三挡板12和第二挡板11分别垂直于所述构造板9布置，且所述第一挡板10、第三挡板12和第二挡板11上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间。

参考图3和图4，第一挡板10和第三挡板12之间的上部、中部、下部对应依次设置第一连接板13、第二连接板14、第三连接板15，其中所述第一连接板13和第三连接板15均竖直布置，所述第二连接板14垂直于所述第一连接板13和第三连接板15，所述第二连接板14在挡板开孔的两侧均有布置，进一步增强挡板的稳定性。

参考图5a和图5b，其中图5a为底板基础8的俯视图，图5b为底板基础8的侧视图。所述底板基础8呈箱型截面，由上顶板1、下底板2、两块宽侧壁板7和两块长侧壁板3组成基本框架。沿所述底板基础8的横向依次竖直设置有4块加强肋板，包括两块第一加强肋板5和两块第二加强肋板6，其中两块第二加强肋板6分别布置在靠近所述底板基础8端部的位置，两块第一加强肋板5分别布置在锚固端23后端与底板基础8连接处附近，所述底板基础8前后端的加强肋板对称布置；沿所述底板基础8的纵向中间处竖直设置有第三加强肋板4。多处加强肋板及其合理位置的设置，可以对底板基础承重能力进行必要的加强和巩固。

如图3所示，顶部盖板将前后两端的锚固端23及两端锚固端23之间的中间体结构连接并封闭为一个整体，用于保护主缆锚杯和装置的内部结构免受恶劣环境的侵蚀。所述盖板包括中间弧形段盖板17和两块端部盖板16，所述端部盖板16设置在所述锚固端23的顶部，所述中间弧形段盖板17设置在两块端部盖板16之间，即所述中间弧形段盖板17位于中间体的顶部，也位于整个装置的最顶部。

如图10a和图10b所示，所述连系梁21截面呈“工”字型，由两块水平构件19与位于所述水平构件中间的竖直构件20焊接而成，所述连系梁21与两个锚固单元22的底板基础8横向连接，从而将左右两个锚固单元22连接成一个整体。

所述塔顶锚固装置全部采用钢板设计而成，除中间弧形段盖板17采用螺栓连接外，其余构件均采用焊接连接。

本实施例中，设定所述塔顶锚固装置的前部结构用于边跨主缆锚固，如图11中左侧所示，后部结构用于主跨主缆锚固，如图11中右侧所示。

具体实施例如下：

输气管道采用悬索式一跨过江方案，设计主跨跨度355m，主缆矢跨比采用1/10，桥面结构采用单层型钢组合桥面，桥面宽2.74m。本工程主缆计算跨度57.7+355+55.1米，主缆热挤聚乙烯平行钢丝索，主缆设置两组，两组主缆的中心间距为3米，每组设置2根主缆，其间距为550mm。

由于本工程每组主缆若采用一根主缆，主缆直径太大(约16cm)，其运输和安装均存在很大困难，因此考虑将每组主缆分成两根，由索夹连接，每根由265根直径为5mm镀锌涂层高强钢丝组成，钢丝标准抗拉强度不小于1770MPa，单根束股有效截面积5203mm²，标称破断荷载9214kN。外挤双层PE防腐，PE外层颜色采用红色，强度安全系数≥2.50。

主缆在塔顶采用本发明的装置进行连接和锚固，整个装置长4.1m，宽2.484m，高1.0828m，其中单侧底板基础高度为0.2m，长宽分别为2.484×1.1m。装置均采用Q345C钢板组成，底板基础所用钢板最大厚度25mm、最小厚度16mm，两侧共计30件钢板；构造板由12件钢板组成，与水平面倾斜角度为111.8°，钢板厚度20mm；挡板由24件钢板组成，外侧挡板厚度为25mm、内侧钢板厚度为60mm；连接板由32件钢板组成，厚度20mm；顶部盖板共6件，封顶盖板上部为圆弧形，弧长1522mm，厚度5mm，其余盖板厚度20mm；横梁采用梯形钢板，两侧倾斜角度为111.8°，共6件，厚度为20mm；连系梁由5道梁构成，每道梁由3件钢板构成，钢板厚度8mm。全桥东、西两个各设置一个装置，每个装置总重量为7.9t。

本发明所述塔顶锚固装置的具体安装方法为：

如图11所示，根据现场地形是否具备整体吊装的条件，装置可选择整体预制吊装，或者半预制吊装后现场进行组装连接。所述底板基础与主塔塔顶的预埋件连接，将装置固定于塔顶之上，可根据承重情况，加密底板基础的加强肋板，以保证基础的稳定性。

所述挡板为开孔结构，边跨主缆与中跨主缆穿过开孔，锚固固定卡死在挡板之间，避免产生较大地径向和轴向位移，挡板为整个装置主要的受力构件和承重结构，可根据悬索跨越的主缆矢跨比、跨度、主缆的规格型号进行挡板的材质和厚度调节。

所述顶部盖板将左、右两侧结构封闭为一个整体，用于保护主缆锚杯和装置的内部结构免受恶劣环境的侵蚀，最上部的中间弧形段盖板在空缆工况时，此盖板不连接，待索长调节完成并锁死锚头后连接该中间弧形段，且必须在架设桥面结构之前完成该中间弧形段的连接。

本发明所述装置全部通过不同厚度的钢板制作而成，通过有针对性的设计，可对不同构件进行调节，能够更加有效、安全地完成对主缆在塔顶的连接和锚固，在运营过程中，也能够方便地对其进行检修和维护，相比于单侧单根主缆以索鞍锚固的成熟形式，能够有效解决单侧双主缆无锚固装置的行业现状，此装置的应用还能够有效节省施工周期、工程造价，便于管道桥梁的运营和维护。适用于采用悬索式跨越的输油(气)管道。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，包括两个左右对称布置的锚固单元（22），两个锚固单元（22）之间通过若干根连系梁（21）连接，其中每个锚固单元（22）包括：

在所述锚固单元（22）的底部设置有底板基础（8），所述底板基础（8）水平布置并与主塔塔顶连接，所述底板基础（8）的纵向垂直于所述连系梁（21）；在所述锚固单元（22）的顶部设有盖板；

在所述底板基础（8）纵向的前后两端对称布置有锚固端（23），每个锚固单元（22）的两个锚固端（23）之间分别通过横梁（18）连接；

每个锚固端（23）的两侧及中间部位分别竖直设置有构造板，所述构造板沿所述底板基础（8）的纵向布置；沿所述构造板的前端和末端分别设有挡板，所述挡板与底板基础（8）、构造板（9）固定连接且分别垂直于所述底板基础（8）、构造板（9）布置，在每个挡板上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间；每个锚固端（23）的挡板之间通过多个连接板连接加固；

在每个锚固端（23）的外侧端面上分别设置有第一挡板（10），每个锚固端（23）的内侧端面上依次平排设置有第三挡板（12）和第二挡板（11），所述第一挡板（10）、第三挡板（12）和第二挡板（11）分别垂直于所述构造板（9）布置，且所述第一挡板（10）、第三挡板（12）和第二挡板（11）上对应的位置均左右对称设有两个开孔，主缆穿过所述开孔并锚固在挡板之间；

第一挡板（10）和第三挡板（12）之间的上部、中部、下部对应依次设置第一连接板（13）、第二连接板（14）、第三连接板（15），其中所述第一连接板（13）和第三连接板（15）均竖直布置，所述第二连接板（14）垂直于所述第一连接板（13）和第三连接板（15），所述第二连接板（14）在挡板开孔的两侧均有布置。

2.根据权利要求1所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述塔顶锚固装置全部采用钢板设计而成，除盖板采用螺栓连接外，其余构件均采用焊接连接。

3.根据权利要求1所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述底板基础（8）呈箱型截面，沿其横向和纵向分别设有若干块加强肋板。

4.根据权利要求1所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述盖板包括中间弧形段盖板（17）和两块端部盖板（16），所述端部盖板（16）设置在所述锚固端（23）的顶部，两块端部盖板（16）之间为中间弧形段盖板（17）。

5.根据权利要求1所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述连系梁（21）截面呈“工”字型，与两个锚固单元（22）的底板基础（8）连接，从而将左、右两个锚固单元（22）连接成一个整体。

6.根据权利要求1所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述横梁（18）沿每个锚固单元（22）的纵向两侧及中间位置设置，且所述横梁（18）的底部贴合所述底板基础（8）设置。

7.根据权利要求4所述的用于悬索管道桥双主缆连接的塔顶锚固装置，其特征在于，所述端部盖板（16）与构造板（9）的顶部焊接连接，所述中间弧形段盖板（17）与锚固端（23）内侧端面处的挡板顶部螺栓连接。

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