CN111719407B - 预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，包括两块弧形钢板，所述弧形钢板预埋在混凝土桥塔内，所述弧形钢板的至少一端伸出所述混凝土桥塔外，两块所述弧形钢板的伸出端对应，且所述弧形钢板端部之间设有两块连接钢板，所述弧形钢板和所述连接钢板围成箱型结构，所述连接钢板位于所述混凝土桥塔侧的一端连接有锚垫板，所述锚垫板用于锚固斜拉索。通过吊装所述锚固构造设置于所述混凝土桥塔上并现浇连接，无需预留进入内部施焊的空间，可将所述锚固构造自身横向尺寸减小，节省所述锚固构造自身的用钢量，大大减小所述混凝土桥塔横桥向尺寸，使所述混凝土桥塔外形更加轻盈美观。

Description

预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别是涉及一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造。

背景技术

斜拉桥是一种缆索承重体系桥梁，主要由受轴力为主的主梁和桥塔、受拉的斜拉索三部分组成。由于刚度大、环境适应性强等优点，斜拉桥一般在300m～1200m范围内取代拱桥和悬索桥成为首选桥型。

在斜拉桥设计中，由于桥塔拉索锚固受力较集中，受力较为复杂，往往成为设计的重点。尤其是混凝土桥塔，其复杂的应力情况很可能导致桥塔在施工或运营当中发生开裂。因此，设计合理的锚固构造对工程的安全性、经济性、施工便捷性和景观效果有着非常重要的意义。

目前斜拉索与桥塔的锚固形式主要有以下几种：

1)预应力锚固体系形式：在桥塔锚固区施加环向预应力，将拉索锚固在混凝土桥塔内壁齿块上；但是，预应力锚固体系需在桥塔内侧设置大量钢绞线及钢筋，施工复杂，预应力钢束或钢筋长度较短，预应力损失很大，高空施工困难，预应力压浆难以密实，施工质量难以保证。

2)交叉锚固形式：在桥塔中预先埋设与斜拉索倾角相同的导索管，斜拉索穿过导索管锚固于桥塔另一侧的凸形牛腿或齿板凹槽中；但是，交叉锚固形式需预埋较多的导索管，易于桥塔钢筋冲突，且张拉斜拉索时需在桥塔相应位置安装施工平台，施工工艺复杂，仅适用于工字形或实体矩形截面桥塔，且随着斜拉桥跨径的增加，此种锚固形式经济性越来越差。

3)钢锚梁式锚固形式：将钢锚梁置于桥塔内壁的牛腿上，斜拉索锚固于钢锚梁端部的锚固件上；但是，传统钢锚梁锚固形式其牛腿均采用混凝土浇筑，塔柱上吊装安装钢锚梁困难，后期牛腿容易开裂，不易养护，斜拉索安装更换不便，且一般不能用于空间索面斜拉桥，用钢量大。

4)钢锚箱式锚固形式：将斜拉索锚固于钢锚箱上，钢锚箱与混凝土塔壁通过剪力连接件结合到一起；钢锚箱锚固形式虽然受力明确合理，工厂化预制程度高，质量易保证，施工快捷，安装性高，但是其用钢量大、成本高、吊装能力和安装精度要求高，而且斜拉索安装和更换时基本要边跨和主跨的斜拉索同时张拉。

因此，需要通过设计新型索塔锚固方案，以确保锚固构造受力合理，施工简便，经济可行。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，包括两块弧形钢板，所述弧形钢板预埋在混凝土桥塔内，所述弧形钢板的至少一端伸出所述混凝土桥塔外，两块所述弧形钢板的伸出端对应，且所述弧形钢板端部之间设有两块连接钢板，所述弧形钢板和所述连接钢板围成箱型结构，所述连接钢板位于所述混凝土桥塔侧的一端连接有锚垫板，所述锚垫板用于锚固斜拉索。

其中，所述锚垫板上设有锚固孔，所述斜拉索穿过所述箱型结构后被锚固于所述锚垫板上。

采用本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，通过吊装所述锚固构造设置于所述混凝土桥塔上并现浇连接，无需预留进入内部施焊的空间，可将所述锚固构造自身横向尺寸减小，节省所述锚固构造自身的用钢量，大大减小所述混凝土桥塔横桥向尺寸，使所述混凝土桥塔外形更加轻盈美观；同时能够极大地简化索塔连接构造，贯通的一对所述弧形钢板可以间接地实现两侧所述斜拉索索力的自平衡，减小所述混凝土桥塔受力，避免传统预应力锚固体系，需在桥塔壁内设置大量预应力钢绞线及钢筋，施工复杂，且由于预应力钢束长度一般较短，预应力损失很大，高空施工困难，预应力压浆很难密实，施工质量难以保证等一系列缺点；两块贯通所述混凝土桥塔的所述弧形钢板能够避免在所述混凝土桥塔中使用预应力钢束，减小所述混凝土桥塔横桥向尺寸；所述斜拉索锚固于所述混凝土桥塔外部的所述锚垫板上，节省所述混凝土桥塔内部空间，便于施工和检修，避免交叉锚固体系需在所述混凝土桥塔中预埋拉索导管，易与所述混凝土桥塔内钢筋发生冲突的缺点，同时由于无需在所述混凝土桥塔内腔内施工，能避免传统钢锚箱要求的内部焊接空间而导致的所述混凝土桥塔尺寸较大、用钢量大、安装精度要求高等缺点，施工人员无需进入所述混凝土桥塔腔内施工，便于所述斜拉索检修和更换；两侧所述斜拉索分别与所述锚固构造连接，可将两侧不平衡索力传给所述混凝土桥塔本身承受，避免所述斜拉索滑移，所述斜拉索安装和更换时边跨和主跨的斜拉桥可以不同时张拉，大大方便了施工；与内置索鞍相比，本发明没有摩擦问题，不会产生所述斜拉索的微动磨损疲劳，所述斜拉索的锚头位于所述混凝土桥塔的外侧，所述混凝土桥塔的纵向尺寸可以很小，桥梁外形显得更优雅，可以单侧更换斜拉索，重量更小，更节约材料，所述斜拉索在所述混凝土桥塔上锚固的竖向距离更小，所述斜拉索无需转弯，不会导致所述斜拉索中的次内力，所述斜拉索的利用率更高；相对于钢锚箱构造，本发明所述锚固构造能够节省所述混凝土桥塔塔柱内的空间，便于检修电梯等设备安装和使用；本发明所述斜拉索无摩擦问题，水平力由所述箱型结构锚盒传递，位于外部的所述斜拉索固定件允许使用细长的桥塔，不需再所述混凝土桥塔内部检修锚固装置，所述斜拉索可以只在所述混凝土桥塔的一侧更换完整的线束，对于偏心半径或微分力没有限制，因此，无需考虑任何国家法规中的限制条件。

优选地，所述弧形钢板的长度方向沿纵桥向设置，所述弧形钢板的宽度方向竖向设置，所述弧形钢板的厚度方向沿横桥向设置。

优选地，所述弧形钢板包括弧线段和直线段，位于所述混凝土桥塔内的所述弧形钢板为弧线段，位于所述混凝土桥塔外的所述弧形钢板为直线段，所述直线段的方向与所述斜拉索方向一致。

优选地，每块所述锚垫板对应设有一块定位钢板，所述定位钢板连接于两块所述弧形钢板之间，所述定位钢板用于施工时快速、准确定位所述锚固构造的位置，同时能够加强整个所述锚固构造的空间稳定性。

优选地，相对设置的两块所述弧形钢板的外侧端部均连接有加强钢板，所述加强钢板用于增加所述锚固构造的端部强度。

进一步优选地，所述加强钢板延伸至所述混凝土桥塔内。

采用这种结构设置，所述加强钢板能够增加所述锚固构造端部的钢板厚度和所述弧形钢板与所述混凝土桥塔连接部位的钢板厚度，减小该段钢板应力。

优选地，所述弧形钢板的表面上设有若干剪力钉，所述弧形钢板通过所述剪力钉连接于所述混凝土桥塔。

采用这种结构设置，能够加强所述锚固构造与所述混凝土桥塔的连接，提升连接的可靠性；同时两侧所述斜拉索分别锚固于弧形结构两端，不平衡索力可由所述混凝土桥塔本身承受，避免通索产生的所述斜拉索滑移现象，所述斜拉索安装和更换时位于边跨和主跨的斜拉桥可以不同时张拉，大大方便了施工。

当所述弧形钢板尺寸变化时，所述剪力钉数量随之调整。

优选地，相对设置的两块所述弧形钢板的内侧端部均连接有抗剪钢板，所述抗剪钢板连接所述连接钢板，所述抗剪钢板用于增加所述锚固构造的端部的抗剪性能。

优选地，将所述弧形钢板替换为三块钢板做成折线形钢板。

优选地，当桥塔较矮时采用实心的所述混凝土桥塔，所述锚固构造位于所述混凝土桥塔截面中部；当桥塔较高时，需加大所述混凝土桥塔截面刚度，此时采用空心的所述混凝土桥塔，所述锚固构造设置于所述混凝土桥塔截面的一侧。

优选地，所述斜拉索采用平行索面，使得每个所述锚固构造尺寸相同，避免不同锚固节段尺寸角度不同，便于钢结构加工制造标准化。

本发明还提供了一种如以上任一项所述预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造的制造方法，包括以下步骤：

A、将两块所述弧形钢板通过两端的所述连接钢板焊接成一个空间锚固构造；

B、将所述锚垫板焊接在所述弧形钢板两端的所述连接钢板上；

C、在所述混凝土桥塔端面位置在所述弧形钢板上的对应处焊接定位钢板；

D、在所述弧形钢板两端外侧焊接加强钢板；

E、在所述弧形钢板与所述混凝土桥塔接触范围内焊接若干剪力钉。

采用本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造的制造方法，在进行所述锚固构造制造时，能先将两块所述弧形钢板两通过两端所述连接钢板和所述锚垫板焊接成一个整体，再在所述弧形钢板外侧焊接所述剪力钉，形成锚固构造，制造流程简单易行，工程经济性和施工便捷性可大幅提高，制作成整体结构后，方便直接吊装到所述混凝土桥塔上进行现浇预埋连接。

优选地，将焊接完成的所述锚固构造依次吊装至所述混凝土桥塔上，与所述混凝土桥塔浇筑为整体。

优选地，所述斜拉索竖向锚固间距仅受所述弧形钢板竖向尺寸大小控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，通过吊装所述锚固构造设置于所述混凝土桥塔上并现浇连接，无需预留进入内部施焊的空间，可将所述锚固构造自身横向尺寸减小，节省所述锚固构造自身的用钢量，大大减小所述混凝土桥塔横桥向尺寸，使所述混凝土桥塔外形更加轻盈美观；

2、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，能够极大地简化索塔连接构造，贯通的一对所述弧形钢板可以间接地实现两侧所述斜拉索索力的自平衡，减小所述混凝土桥塔受力，避免传统预应力锚固体系，需在桥塔壁内设置大量预应力钢绞线及钢筋，施工复杂，且由于预应力钢束长度一般较短，预应力损失很大，高空施工困难，预应力压浆很难密实，施工质量难以保证等一系列缺点；

3、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，两块贯通所述混凝土桥塔的所述弧形钢板能够避免在所述混凝土桥塔中使用预应力钢束，减小所述混凝土桥塔横桥向尺寸；

4、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，所述斜拉索锚固于所述混凝土桥塔外部的所述锚垫板上，节省所述混凝土桥塔内部空间，便于施工和检修，避免交叉锚固体系需在所述混凝土桥塔中预埋拉索导管，易与所述混凝土桥塔内钢筋发生冲突的缺点，同时由于无需在所述混凝土桥塔内腔内施工，能避免传统钢锚箱要求的内部焊接空间而导致的所述混凝土桥塔尺寸较大、用钢量大、安装精度要求高等缺点，施工人员无需进入所述混凝土桥塔腔内施工，便于所述斜拉索检修和更换；

5、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，两侧所述斜拉索分别与所述锚固构造连接，可将两侧不平衡索力传给所述混凝土桥塔本身承受，避免所述斜拉索滑移，所述斜拉索安装和更换时边跨和主跨的斜拉桥可以不同时张拉，大大方便了施工；

6、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，与内置索鞍相比，本发明没有摩擦问题，不会产生所述斜拉索的微动磨损疲劳，所述斜拉索的锚头位于所述混凝土桥塔的外侧，所述混凝土桥塔的纵向尺寸可以很小，桥梁外形显得更优雅，可以单侧更换斜拉索，重量更小，更节约材料，所述斜拉索在所述混凝土桥塔上锚固的竖向距离更小，所述斜拉索无需转弯，不会导致所述斜拉索中的次内力，所述斜拉索的利用率更高；

7、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，相对于钢锚箱构造，本发明所述锚固构造能够节省所述混凝土桥塔塔柱内的空间，便于检修电梯等设备安装和使用；

8、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，所述斜拉索无摩擦问题，水平力由所述箱型结构锚盒传递，位于外部的所述斜拉索固定件允许使用细长的桥塔，不需再所述混凝土桥塔内部检修锚固装置，所述斜拉索可以只在所述混凝土桥塔的一侧更换完整的线束，对于偏心半径或微分力没有限制，因此，无需考虑任何国家法规中的限制条件；

9、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，所述加强钢板用于增加所述锚固构造的端部强度，所述加强钢板能够增加所述锚固构造端部的钢板厚度和所述弧形钢板与所述混凝土桥塔连接部位的钢板厚度，减小该段钢板应力；

10、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，所述弧形钢板的表面上设有若干剪力钉，能够加强所述锚固构造与所述混凝土桥塔的连接，提升连接的可靠性；同时两侧所述斜拉索分别锚固于弧形结构两端，不平衡索力可由所述混凝土桥塔本身承受，避免通索产生的所述斜拉索滑移现象，所述斜拉索安装和更换时位于边跨和主跨的斜拉桥可以不同时张拉，大大方便了施工；

11、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，所述斜拉索采用平行索面，使得每个所述锚固构造尺寸相同，避免不同锚固节段尺寸角度不同，便于钢结构加工制造标准化；

12、本发明所述的一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造的制造方法，在进行所述锚固构造制造时，能先将两块所述弧形钢板两通过两端所述连接钢板和所述锚垫板焊接成一个整体，再在所述弧形钢板外侧焊接所述剪力钉，形成锚固构造，制造流程简单易行，工程经济性和施工便捷性可大幅提高，制作成整体结构后，方便直接吊装到所述混凝土桥塔上进行现浇预埋连接。

附图说明

图1是本发明的锚固构造的结构示意图；

图2是本发明的斜拉索与桥塔锚固构造纵桥向示意图；

图3是本发明的斜拉索与桥塔锚固构造横桥向示意图；

图4是本发明的锚固构造的平面示意图(用于实心混凝土桥塔)；

图5是本发明的锚固构造的平面示意图(用于空心混凝土桥塔)。

图中标记：1-锚固构造本体，2-斜拉索，3-混凝土桥塔，4-弧形钢板，5-连接钢板，6-抗剪钢板，7-锚垫板，8-定位钢板，9-加强钢板，10-剪力钉。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例中的斜拉索与桥塔锚固构造，包括锚固构造本体1，锚固构造本体1包括对称设置在桥塔内的弧形钢板4、端部连接钢板5、抗剪钢板6和带孔锚垫板7形成锚固构造框架，在弧形结构混凝土桥塔3端面位置焊接两块定位钢板8。弧形钢板4两端外侧焊接加强钢板9，通过此钢板加强锚固构造端部。在两块弧形钢板4外侧焊接若干剪力钉10，加强锚固构造与混凝土桥塔的连接。将锚固构造与混凝土桥塔3浇筑形成整体。待混凝土强度达到设计要求后，斜拉索穿过此孔锚固于其上。

本实施例中，每个锚固构造均有两块弧形钢板4组成，其圆弧段半径及对应圆心角根据斜拉索与水平线实际交角确定，端部直线段倾角由圆弧段端部切线方向确定。

当条件允许时，斜拉索2优选平行索面体系，全部桥塔锚固构造尺寸可完全相同，节段标准化设计，便于加工制造，提高施工效率。

实施例2

本实施例提供一种如实施例1中斜拉索与桥塔锚固构造的制造方法：

如图1-图5所示，本实施例中的斜拉索桥塔锚固构造的制造方法，包括以下步骤：

步骤A、将两块弧形钢板4与两端连接钢板5、抗剪钢板6焊接成一个空间弧形结构；

步骤B、在弧形钢板4内侧、连接钢板5和抗剪钢板6上焊接锚垫板7；

步骤C、在弧形钢板4内侧混凝土桥塔端面位置焊接两块定位钢板8；

步骤D、在弧形钢板4端部焊接两块加强钢板9；

步骤E、在弧形钢板4和加强钢板9混凝土墩范围内焊接若干剪力钉10。

本实例中，将焊接完成后的锚固构造依次吊装至桥塔上，通过浇筑混凝土与桥塔形成整体。待混凝土强度达到设计要求后，斜拉索2穿过锚垫板7锚固于其上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，包括两块弧形钢板(4)，所述弧形钢板(4)预埋在混凝土桥塔(3)内，所述弧形钢板(4)的至少一端伸出所述混凝土桥塔(3)外，两块所述弧形钢板(4)的伸出端对应，且所述弧形钢板(4)端部之间设有两块连接钢板(5)，所述弧形钢板(4)和所述连接钢板(5)围成箱型结构，所述弧形钢板(4)包括弧线段和直线段，位于所述混凝土桥塔(3)内的所述弧形钢板(4)为弧线段，位于所述混凝土桥塔(3)外的所述弧形钢板(4)为直线段，所述直线段的方向与所述斜拉索(2)方向一致，所述连接钢板(5)位于所述混凝土桥塔(3)侧的一端连接有锚垫板(7)，所述锚垫板(7)用于锚固斜拉索(2)。

2.根据权利要求1所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，每块所述锚垫板(7)对应设有一块定位钢板(8)，所述定位钢板(8)连接于两块所述弧形钢板(4)之间，所述定位钢板(8)用于施工时快速、准确定位所述锚固构造的位置，同时能够加强整个所述锚固构造的空间稳定性。

3.根据权利要求1所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，相对设置的两块所述弧形钢板(4)的外侧端部均连接有加强钢板(9)，所述加强钢板(9)用于增加所述锚固构造的端部强度。

4.根据权利要求3所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，所述加强钢板(9)延伸至所述混凝土桥塔(3)内。

5.根据权利要求1所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，所述弧形钢板(4)的表面上设有若干剪力钉(10)，所述弧形钢板(4)通过所述剪力钉(10)连接于所述混凝土桥塔(3)。

6.根据权利要求1所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，相对设置的两块所述弧形钢板(4)的内侧端部均连接有抗剪钢板(6)，所述抗剪钢板(6)连接所述连接钢板(5)，所述抗剪钢板(6)用于增加所述锚固构造的端部的抗剪性能。

7.根据权利要求1-6任一项所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，将所述弧形钢板(4)替换为三块钢板做成折线形钢板。

8.根据权利要求1-6任一项所述的预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造，其特征在于，当桥塔较矮时采用实心的所述混凝土桥塔(3)，所述锚固构造位于所述混凝土桥塔(3)截面中部；当桥塔较高时采用空心的所述混凝土桥塔(3)，所述锚固构造设置于所述混凝土桥塔(3)截面的一侧。

9.一种如权利要求1-8任一项所述预埋式钢板的斜拉索和混凝土桥塔锚固构造的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将两块所述弧形钢板(4)通过两端的所述连接钢板(5)焊接成一个空间锚固构造；

B、将所述锚垫板(7)焊接在所述弧形钢板(4)两端的所述连接钢板(5)上；

C、在所述混凝土桥塔(3)端面位置在所述弧形钢板(4)上的对应处焊接定位钢板(8)；

D、在所述弧形钢板(4)两端外侧焊接加强钢板(9)；

E、在所述弧形钢板(4)与所述混凝土桥塔(3)接触范围内焊接若干剪力钉(10)。

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