CN111455817A - 一种斜拉桥整体式钢锚梁及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的钢锚梁系统由钢锚梁、支撑结构、限位结构以及一种可拆卸、重复使用的临时支架组成。钢锚梁采用双工字梁截面，两端设置锚固斜拉索的锚固结构，采用全焊接方式一次性制作成型。支撑结构包括支撑牛腿、支撑垫石、上下支撑钢垫板和四氟板，用于支撑钢锚梁，并将斜拉索的竖向分力传递给主塔。限位结构包括横向限位块和纵向限位块，用于约束钢锚梁在不平衡索力下产生的水平位移。临时支架为由竖腹杆、斜腹杆和节点板等构件组成的桁架结构，施工期间用于支撑及定位钢锚梁。本发明一种斜拉桥整体式钢锚梁采用一次性制作成型，提高了结构的整体性。

Description

一种斜拉桥整体式钢锚梁及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种斜拉桥整体式钢锚梁及其施工方法。

背景技术

钢锚梁是斜拉桥常见的锚固形式，它是一个独立的拉索锚固构件，支撑于塔柱内侧牛腿上，由钢锚梁自身平衡两侧斜拉索的水平分力，并将斜拉索的竖向分力传递给主塔。

传统的钢锚梁施工时先施工混凝土塔柱，后安装钢锚梁。由于斜拉桥塔内空间狭窄，钢锚梁与混凝土塔柱内壁间隙较小（仅5mm左右），无法实现塔柱混凝土浇筑完毕后再安装整体式钢锚梁。因此传统钢锚梁一般采用分段式，即制作时将钢锚梁在跨中切断，现场吊装定位后用高强度螺栓连接副将两段钢锚梁连成整体。

该方法需要在狭窄的塔腔空间内进行钢锚梁的高空定位与拼装，并进行大量高强度螺栓连接副的施拧与检查，操作难度高，现场工作量大。由于混凝土塔柱和牛腿先施工，而混凝土结构的施工精度难以达到钢结构的精度要求，往往会出现牛腿上四个支点不平整，钢锚梁与混凝土塔壁间隙不一致，从而导致钢锚梁与塔柱受力不均匀。另一方面，钢锚梁的高强度螺栓连接副在运营期间还需定期进行养护和检修，运营维护成本较高。

发明内容

本发明提出一种斜拉桥整体式钢锚梁，采用一次性制作成型，提高了结构的整体性。由于取消了传统钢锚梁高强度螺栓连接副，不仅节省了用钢量，而且降低了施工难度，大大提高了安装效率。

为了实现本发明的目的，本发明由以下技术方案完成：一种斜拉桥整体式钢锚梁，所述的钢锚梁系统包括钢锚梁、支撑结构，混凝土塔柱上设支撑结构，钢锚梁两端架设于所述支撑结构上，斜拉索穿过混凝土塔柱后，锚固于钢锚梁上，其特征在于在已安装钢锚梁上安装有可拆卸重复使用的临时支架，以已安装钢锚梁和临时支撑为支撑，临时固定相邻钢锚梁。

进一步地，所述的钢锚梁由顶板、底板、腹板组成，采用双工字梁截面，两端设置锚固斜拉索的锚固结构，采用全焊接方式一次性制作成型。

进一步地，所述的支撑结构包括设置在钢锚梁下方的支撑牛腿以及支撑牛腿上的支撑垫石、上下支撑钢垫板和四氟板，支撑结构用于直接支撑钢锚梁，并将斜拉索的竖向分力传递给主塔。

进一步地，所述的钢锚梁两端设置限位结构，用于约束钢锚梁在不平衡索力下产生的位移。

进一步地，所述限位结构包括设置于钢锚梁和混凝土塔柱之间的纵向限位块，以及位于钢锚梁两侧的横向限位块。

进一步地，所述的临时支架为桁架结构，由竖腹杆、斜腹杆和节点板组成，施工期间用于支撑及定位钢锚梁。

进一步地，所述临时支架包括两根交叉设置的斜腹杆，两根交叉设置的斜腹杆之间设有焊接节点板，斜腹杆的两侧设竖腹杆，斜腹杆与竖腹杆的端部通过栓接节点板连接并与钢锚梁连接。

进一步地，竖腹杆、斜腹杆均采用16号槽钢，节点板采用10mm厚的钢板，临时支架与钢锚梁节点板之间采用M12的螺栓连接。临时支架可拆卸、可重复使用。

进一步地，所述的钢锚梁可利用上一段混凝土塔柱及临时支撑安装，然后浇筑钢锚梁所在位置的混凝土塔柱，这样在浇筑混凝土塔柱时，钢锚梁端部作为混凝土塔柱内壁的内模。

进一步地，所述的斜拉桥整体式钢锚梁施工方法包括以下步骤：

A、工厂制作整体钢锚梁及临时支架；

B、现场逐段浇筑混凝土塔柱至1号钢锚梁位置；

C、安装1号钢锚梁，并临时固定；

D、在1号钢锚梁上安装临时支架；

E、以1号钢锚梁及临时支架为支撑，安装2号钢锚梁，并临时固定；

F、浇筑1-2号钢锚梁区段混凝土塔柱及2号钢锚梁牛腿；

G、养护混凝土，直至达到设计强度；

H、安装2号钢锚梁支撑及限位结构；

I、拆除1号钢锚梁上临时支架；

J、重复D、E、F、G、H、I工序，直至所有钢锚梁安装完毕。

本发明的优点是：钢锚梁采用一次性制作成型，提高了结构的整体性。由于取消了传统钢锚梁高强度螺栓连接副，不仅节省了用钢量，而且降低了施工难度，大大提高了安装效率。

附图说明

下文将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述，其中：

图1为本发明钢锚梁立面安装示意图；

图2为传统钢锚梁立面安装示意图；

图3为传统钢锚梁立面布置图；

图4为传统钢锚梁顶面布置图；

图5为传统钢锚梁底面布置图；

图6为传统钢锚梁现场栓接构造大样（图3中大样一）；

图7为图6的5-5断面图；

图8为图6的6-6断面图；

图9为图6的7-7断面图；

图10为本发明钢锚梁立面布置图；

图11为本发明钢锚梁1-1断面图；

图12为本发明钢锚梁2-2断面图；

图13为图10中3-3断面图；

图14为图10中4-4断面图；

图15为本发明钢锚梁临时支架大样；

图16为本发明钢锚梁临时支架节点大样（图12中大样二）；

图17为图16的8-8断面图；

图18为本发明钢锚梁临时支架节点大样（图12中大样三）；

图19为图18的9-9断面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1~图17，图中标记1~22分别为：1——混凝土塔柱、2——斜拉索、3——钢锚梁、4——支撑结构、5——限位结构、6——临时支架、7——钢锚梁顶板、8——钢锚梁底板、9——钢锚梁腹板、10——连接板、11——高强度螺栓连接副、12——支撑牛腿、13——支撑垫石、14——上支撑垫板、15——下支撑垫板、16——四氟板、17——横向限位块、18——纵向限位块、19——竖腹杆、20——斜腹杆、21——栓接节点板、22——焊接节点板。

实施例：如图1所示，本实施例提供一种斜拉桥整体式钢锚梁及其施工方法。该结构由钢锚梁3、支撑结构4、限位结构5以及一种可拆卸重复使用的临时支架6组成。斜拉索2穿过混凝土塔柱1后，锚固于钢锚梁3上，通过钢锚梁3及支撑结构4，将索力传递给混凝土塔柱1。

图2~9为传统分段式钢锚梁大样，传统的钢锚梁3采用分段制作，先将钢锚梁3在跨中切断，分段吊装定位后用高强度螺栓连接副11以及连接板10进行连接，将两段钢锚梁连成整体。

传统的钢锚梁施工方法为：

A、工厂分段制作钢锚梁；

B、现场逐段浇筑混凝土塔柱至1号钢锚梁位置；

C、养护混凝土，直至达到设计强度；

D、分段安装1号钢锚梁，并临时固定；

E、安装1号钢锚梁跨中的高强度螺栓连接副，将1号钢锚梁连成整体；

F、浇筑1-2号钢锚梁区段混凝土塔柱；

G、养护混凝土，直至达到设计强度；

H、分段安装2号钢锚梁，并临时固定；

I、安装2号钢锚梁跨中的高强度螺栓连接副，将2号钢锚梁连成整体；

J、重复F、G、H、I工序，直至所有钢锚梁安装完毕；

该方法施工采用先浇筑混凝土塔柱1，后安装钢锚梁3的方法。该方法需要在狭窄的塔腔空间内进行钢锚梁3的高空定位与拼装，并进行大量高强度螺栓连接副的施拧与检查，操作难度高，现场工作量大。由于混凝土塔柱和牛腿先施工，而混凝土结构的施工精度难以达到钢结构的精度要求，往往会出现牛腿上四个支点不平整，钢锚梁与混凝土塔壁间隙不一致，从而导致钢锚梁与塔柱受力不均匀。另一方面，钢锚梁的高强度螺栓连接副在运营期间还需定期进行养护和检修，运营维护成本较高。

本实施例提供一种斜拉桥整体式钢锚梁，采用一次性制作成型，提高了结构的整体性。由于取消了传统钢锚梁高强度螺栓连接副，不仅节省了用钢量，而且降低了施工难度，大大提高了安装效率。

图10~14为本发明钢锚梁3的构造大样。钢锚梁3由顶板7、底板8、腹板9等部件组成，采用双工字梁截面，两端设置锚固斜拉索2的锚固结构。钢锚梁3两端设支撑结构，所述的支撑结构包括设置在钢锚梁下方的2个支撑牛腿12以及支撑牛腿12上的支撑垫石13、上支撑垫板14、下支撑垫板15和四氟板16，支撑结构用于直接支撑钢锚梁3，并将斜拉索的竖向分力传递给主塔。所述的钢锚梁两端设置限位结构，用于约束钢锚梁在不平衡索力下产生的位移。所述限位结构包括设置于混凝土塔柱内侧的纵向限位块18，用以约束钢锚梁的纵向位移；以及设置于位于支撑垫石13上且位于钢锚梁两侧的横向限位块17，用以约束钢锚梁的横向位移。

图15~19为本发明钢锚梁施工临时支架6大样。临时支架6采用桁架结构，由竖腹杆19、斜腹杆20和栓接节点板21、焊接节点板22等构件组成，用于支撑及定位钢锚梁3。如图所示，两根交叉设置的斜腹杆20之间设有焊接节点板22，斜腹杆20与竖腹杆19之间通过栓接节点板21与钢锚梁3连接。临时支架6的竖腹杆19、斜腹杆20均采用16号槽钢，栓接节点板21采用10mm厚的钢板，竖腹杆19、斜腹杆20与栓接节点板21之间采用M12的螺栓连接；斜腹杆20与焊接节点板22之间采用焊接连接。临时支架6施工期间可拆卸、可重复使用。在已安装钢锚梁上安装所述临时支架6，然后利用所述临时支架6临时固定下一钢锚梁，待下一钢锚梁所在位置的支撑限位结构施工完成，所述支撑限位结构对下一钢锚梁形成永久支撑后，即可拆除所述临时支架6。

本发明一种斜拉桥整体式钢锚梁，其施工方法包括以下步骤：

A、工厂制作整体钢锚梁及临时支架；

B、现场逐段浇筑混凝土塔柱至1号钢锚梁位置；

C、安装1号钢锚梁，并临时固定；

D、在1号钢锚梁上安装临时支架；

E、以1号钢锚梁及临时支架为支撑，安装2号钢锚梁，并临时固定；

F、浇筑1-2号钢锚梁区段混凝土塔柱及2号钢锚梁牛腿；

G、养护混凝土，直至达到设计强度；

H、安装2号钢锚梁支撑及限位结构；

I、拆除1号钢锚梁上临时支架；

J、重复D、E、F、G、H、I工序，直至所有钢锚梁安装完毕。

Claims (10)

1.一种斜拉桥整体式钢锚梁，所述的钢锚梁系统包括钢锚梁、支撑结构，混凝土塔柱上设支撑结构，钢锚梁两端架设于所述支撑结构上，斜拉索穿过混凝土塔柱后，锚固于钢锚梁上，其特征在于在已安装钢锚梁上安装有可拆卸重复使用的临时支架，以已安装钢锚梁和临时支撑为支撑，安装后续钢锚梁。

2.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的钢锚梁由顶板、底板和腹板组成，所述的钢锚梁采用双工字梁截面，两端设置锚固斜拉索的锚固结构，采用全焊接方式一次性制作成型。

3.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的支撑结构包括设置在钢锚梁下方的支撑牛腿以及支撑牛腿上的支撑垫石、上下支撑钢垫板和四氟板，支撑结构用于直接支撑钢锚梁，并将斜拉索的竖向分力传递给主塔。

4.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的钢锚梁两端设置限位结构，用于约束钢锚梁在不平衡索力下产生的位移。

5.如权利要求4所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述限位结构包括设置于钢锚梁和混凝土塔柱之间的纵向限位块，以及位于钢锚梁两侧的横向限位块。

6.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的临时支架为桁架结构，由竖腹杆、斜腹杆和节点板组成，施工期间用于支撑及定位钢锚梁。

7.如权利要求6述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述临时支架包括两根交叉设置的斜腹杆，斜腹杆之间设有焊接节点板，斜腹杆的两侧设竖腹杆，斜腹杆与竖腹杆的端部通过栓接节点板连接并与钢锚梁连接。

8.如权利要求7述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于竖腹杆、斜腹杆均采用16号槽钢，节点板采用10mm厚的钢板，临时支架与钢锚梁节点板之间采用M12的螺栓连接。

9.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁，其特征在于所述的钢锚梁先安装，后浇筑钢锚梁所在位置的混凝土塔柱，浇筑混凝土塔柱时，钢锚梁端部作为混凝土塔柱内壁的内模。

10.如权利要求1所述的一种斜拉桥整体式钢锚梁的施工方法，其特征在于所述的整体式钢锚梁施工方法包括以下步骤：

A、工厂制作整体钢锚梁及临时支架；

B、现场逐段浇筑混凝土塔柱至1号钢锚梁位置；

C、安装1号钢锚梁，并临时固定；

D、在1号钢锚梁上安装临时支架；

E、以1号钢锚梁及临时支架为支撑，安装2号钢锚梁，并临时固定；

F、浇筑1-2号钢锚梁区段混凝土塔柱及2号钢锚梁牛腿；

G、养护混凝土，直至达到设计强度；

H、安装2号钢锚梁支撑及限位结构；

I、拆除1号钢锚梁上临时支架；

J、重复D、E、F、G、H、I工序，直至所有钢锚梁安装完毕。

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