CN112431112A - 一种可装配的地锚上承式人行索桥结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可装配的地锚上承式人行索桥结构及施工方法，该结构包括地锚基础、承重索、桁架单元、桥面系和稳定索；承重索为柔性钢索，两侧锚固于地锚基础；桁架单元为预制钢结构，由其装配组成的整体桁架下端支撑于承重索，两者形成张弦结构；稳定索布置于桥面横向两侧以保障结构抗扭刚度；该结构体系采用无支架施工方法，包括如下步骤：(一)地锚基础施工；(二)承重索安装；(三)钢桁架拼装；(四)桥面系施工；(五)稳定索安装。与传统索道桥相比，该结构体系刚度大、桥面线形设计自由度大，可改善振动响应和行人通行条件；无需侧向抗风索，对桥位地形要求低；施工无需临时支架，主构件工厂预制，施工便捷且质量易保证。

Description

一种可装配的地锚上承式人行索桥结构及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种可装配的地锚上承式人行索桥结构及施工方法。

背景技术

索道桥是目前山区或景区人行桥普遍采用的一种结构形式。这类传统跨越结构虽然不需要设置桥塔、构造简单经济，但由于其为柔性桥面，在实际使用中存在不少问题，如柔性桥面的线形与承重索相同，下垂挠度无法避免，通行阻碍较大；行人步伐和风荷载引起的振动响应较大，舒适性较差；需布置侧向抗风索保证抗风稳定性，对桥位地形要求较高；而且，上述问题会随着跨度增加而愈发凸显。

发明内容

为了改善索道桥的通行条件、放宽索道桥对桥位地形的要求，本发明在原有索道桥结构体系基础上，通过设置钢桁架和稳定索来达到刚性桥面效果，并设计相应的装配式施工工艺，保障一定的施工效率和经济性。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种可装配的地锚上承式人行索桥结构，该人行索桥结构包括地锚基础、承重索、桁架单元、桥面系和稳定索；所述承重索为预设下挠曲线，承重索为柔性钢索，两端锚固于所述地锚基础上；所述桁架单元为预制钢结构，其下端支撑于承重索；所述承重索布置于桥面下方，同时作为施工及运营阶段的承重构件；所述稳定索的两端也侧锚固于所述地锚基础上，中间段悬挂于所述桁架单元上；所述桥面系铺设在所述整体桁架上。

进一步地，所述承重索采用带防腐套管的高强度平行钢丝索或钢绞线索，其与所述桁架单元之间采用索夹连接。

进一步地，所述桁架单元的结构形式和参数根据受力荷载、桥面线形以及施工条件综合设计确定，单元纵向两侧设置拼装接头以便于现场装配施工。

进一步地，所述桁架单元包括两个侧向桁架面和若干横向上弦连接杆和横向下弦连接杆固定连接而成，且所有杆件满足力学稳定性要求；所述侧向桁架面的杆件包括上弦杆、竖腹杆和斜腹杆，且上弦杆、竖腹杆和斜腹杆的下节点制作成带有一定宽度的支撑座，其下表面倾角与承重索的线形相匹配；位于中间的桁架单元的上弦杆两端焊接有可相互对接的阳接头和阴接头，用于拼接相邻桁架单元；桥梁首尾端部的桁架单元的上弦杆外侧设计成悬臂构造以便简支在地锚基础上。

进一步地，所述上弦杆外侧固定连接横向伸臂，用于悬挂稳定索。

进一步地，所述稳定索至少为两条，对称布置于桥面横向两侧，用于保障结构抗扭刚度。

进一步地，所述稳定索采用钢丝绳、平行钢丝索或钢绞线索，并在索体内施加预应力保证一定的侧向刚度。

进一步地，所述承重索与所述桁架单元连接的索夹采用预制钢板拼接的构造形式，所述拼接钢板包括上层钢板、中层钢板和下层钢板；所述上层钢板安装在桁架单元的横向下弦连接杆上，所述承重索被固定在中层钢板和下层钢板之间；所述索夹各钢板之间、所述索夹与承重索之间、所述索夹与桁架单元的横向下弦连接杆之间紧固连接。

一种可装配的地锚上承式人行索桥结构的施工方法，该钢桥结构采用无支架施工，具体包括如下步骤：

步骤一：地锚基础施工，具体为：

清理场地，开挖地基，根据设计需要布置预应力锚索并进行相关的质量检测；根据设计要求布置预埋件、浇筑基础混凝土，并预留所述预应力锚索及承重索孔道；待混凝土强度达到所述预应力锚索张拉条件后，进行所述预应力锚索张拉、锚固和灌浆；

步骤二：承重索安装，具体为：

根据成桥时的所述承重索的预设下挠曲线，确定所述承重索的下料长度；利用牵引工具引渡所述承重索至对岸；调整所述承重索空缆线形，并安装索夹；将所述承重索穿过基础预留孔道，调整其空缆线形并锚固于所述地锚基础外侧。

步骤三：钢桁架拼装，具体为：

预制桁架单元，从桥梁跨中向两侧的地锚基础对称拼装所述桁架单元，施工时，待拼接桁架单元与已拼接桁架单元之间采用销接，与所述承重索的索夹之间采用栓接；

步骤四：桥面系施工，具体为：

在所述桁架单元上方铺设桥面板、安装护栏；

步骤五：稳定索安装，具体为：

将所述稳定索布置到所述桁架单元上弦附近，张拉后，两端锚固于所述地锚基础；利用限位装置将所述稳定索中间固定于所述桁架单元上弦。

本发明的有益效果如下：

(1)相比于传统索道桥，本发明将人行桥桥面置于承重索上方，线形设计自由度大，通行条件得到改善；

(2)钢桁架与承重索形成张弦结构，结构刚度大，可减轻风及步伐荷载引起的结构振动响应；

(3)利用稳定索替代侧向抗风索，减少了锚碇构造，降低了对桥位地形要求。

(4)相比于一般的钢结构桥梁施工，本发明主要承重构件工厂预制，减少现场焊接工序，施工质量易保证；钢桁架施工直接支撑于承重索，无需搭设临时支架，施工较为便捷。

附图说明

图1为本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构的立面图；

图2为本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构的跨中断面A-A视图；

图3为本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构的桁架单元立体图；

图4为本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构的索夹连接处的局部立体图；

图5为本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构的施工步骤图；

附图中编号释义：100、地锚基础；200、承重索；300、桁架单元；400、稳定索；500、索夹；600、限位装置；301、上弦杆；302、竖腹杆；303、斜腹杆；304、横向上弦连接杆；305、横向下弦连接杆；306、阳接头；307、阴接头；308、横向伸臂；501、索夹上层钢板；502、索夹中层钢板；503、索夹下层钢板。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种可装配的地锚上承式人行索桥结构，包括地锚基础100、承重索200、桁架单元300、稳定索400和桥面系；地锚基础100设置了预应力锚索，以保障基础的稳定性；桁架单元300为装配式钢桁架结构，相邻单元之间通过销轴拼接而成；承重索200为自然下挠曲线，两侧锚固于地锚基础100上，中间通过索夹500与桁架单元下节点连接；稳定索400采用钢丝绳，两侧锚固于地锚基础100上，中间通过限位装置600悬挂于桁架单元300上弦。

如图2所示，本实施例人行桥设计两根承重索200和四根稳定索400，分别对称布置在桁架单元300的下弦和上弦两侧。

如图3所示，本实施例人行桥中，桁架单元300由两片侧向桁架面和若干横向上弦连接杆304和横向下弦连接杆305焊接而成，且所有杆件满足力学稳定性要求；所述侧向桁架面的杆件包括上弦杆301、竖腹杆302和两根斜腹杆303，下节点制作成带有一定宽度的支撑座，其与水平方向角度与承重索的线形相匹配；上弦杆301两端焊接有可相互对接的阳接头306和阴接头307，用于拼接相邻桁架单元300；对于桥梁端部桁架单元300，其上弦杆301外侧设计成悬臂构造以便简支在地锚基础100上；此外，为便于稳定索400悬挂，可在上弦杆301外侧焊接横向伸臂308。若结构体系相同，这里的桁架单元也可以采用其他多边形形状的桁架单元，如梯形、一般四边形等，从而达到刚性桥面效果。图3仅作为其中一种实施例。

如图4所示，承重索200采用带防腐套管的钢绞线索，其与桁架单元300之间采用索夹500连接；所述索夹500采用预制钢板拼接的构造形式，拼接钢板包括上层钢板501、中层钢板502和下层钢板503；索夹上层钢板501安装在桁架单元300的横向下弦连接杆305上，索夹中层钢板502和下层钢板503用于固定承重索200；所述索夹各钢板之间、所述索夹与承重索200之间、所述索夹与桁架单元300之间通过螺栓连接进行紧固。

如图5所示，本发明的可装配的地锚上承式人行索桥结构施工方法，采用无支架施工，施工步骤如下：

步骤一：地锚基础施工，具体如下：

清理场地，开挖地基，布置预应力锚索并进行相关的质量检测；根据设计要求布置预埋件、浇筑基础混凝土，并预留所述预应力锚索及承重索孔道；待混凝土强度达到所述预应力锚索张拉条件后，进行所述预应力锚索张拉、锚固和灌浆，最后形成强度达标、稳定可靠的地锚基础100。

步骤二：承重索安装，具体如下：

根据成桥时的承重索200的预设下挠曲线的线形，确定承重索200的下料长度；利用导索等牵引工具引渡承重索200至对岸；调整承重索200空缆线形，并安装索夹；将承重索200穿过基础预留孔道，调整其空缆线形并锚固于地锚基础100外侧。

步骤三：钢桁架拼装，具体如下：

预制桁架单元300，从桥梁跨中向两侧地锚基础100对称拼装桁架单元300。施工时，待拼接单元与已拼接单元之间采用销接，与承重索200的索夹之间采用栓接。

步骤四：桥面系施工，具体如下：

在桁架单元300上方铺设桥面板、安装护栏。

步骤五：稳定索安装，具体如下：

将稳定索400布置到桁架单元300上弦附近，张拉后锚固于地锚基础100；利用限位装置将稳定索400中间固定于桁架单元200上弦。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，该人行索桥结构包括地锚基础、承重索、桁架单元、桥面系和稳定索；所述承重索为预设下挠曲线，承重索为柔性钢索，两端锚固于所述地锚基础上；所述桁架单元为预制钢结构，其下端支撑于承重索；所述承重索布置于桥面下方，同时作为施工及运营阶段的承重构件；所述稳定索的两端也侧锚固于所述地锚基础上，中间段悬挂于所述桁架单元上。所述桥面系铺设在所述整体桁架上。

2.根据权利要求1所述的可装配地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述承重索采用带防腐套管的高强度平行钢丝索或钢绞线索，其与所述桁架单元之间采用索夹连接。

3.根据权利要求2所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述桁架单元的结构形式和参数根据受力荷载、桥面线形以及施工条件综合设计确定，单元纵向两侧设置拼装接头以便于现场装配施工。

4.根据权利要求3所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述桁架单元包括两个侧向桁架面和若干横向上弦连接杆和横向下弦连接杆固定连接而成，且所有杆件满足力学稳定性要求；所述侧向桁架面的杆件包括上弦杆、竖腹杆和斜腹杆，且上弦杆、竖腹杆和斜腹杆的下节点制作成带有一定宽度的支撑座，其下表面倾角与承重索的线形相匹配；位于中间的桁架单元的上弦杆两端焊接有可相互对接的阳接头和阴接头，用于拼接相邻桁架单元；桥梁首尾端部的桁架单元的上弦杆外侧设计成悬臂构造以便简支在地锚基础上。

5.根据权利要求4所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述上弦杆外侧固定连接横向伸臂，用于悬挂稳定索。

6.根据权利要求1所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述稳定索至少为两条，对称布置于桥面横向两侧，用于保障结构抗扭刚度。

7.根据权利要求5或6所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述稳定索采用钢丝绳、平行钢丝索或钢绞线索，并在索体内施加预应力保证一定的侧向刚度。

8.根据权利要求2或4所述的可装配的地锚上承式人行索桥结构，其特征在于，所述承重索与所述桁架单元连接的索夹采用预制钢板拼接的构造形式，所述拼接钢板包括上层钢板、中层钢板和下层钢板；所述上层钢板安装在桁架单元的横向下弦连接杆上，所述承重索被固定在中层钢板和下层钢板之间；所述索夹各钢板之间、所述索夹与承重索之间、所述索夹与桁架单元的横向下弦连接杆之间紧固连接。

9.一种可装配的地锚上承式人行索桥结构的施工方法，其特征在于，该钢桥结构采用无支架施工，具体包括如下步骤：

步骤一：地锚基础施工，具体为：

清理场地，开挖地基，根据设计需要布置预应力锚索并进行相关的质量检测；根据设计要求布置预埋件、浇筑基础混凝土，并预留所述预应力锚索及承重索孔道；待混凝土强度达到所述预应力锚索张拉条件后，进行所述预应力锚索张拉、锚固和灌浆；

步骤二：承重索安装，具体为：

根据成桥时的所述承重索的预设下挠曲线，确定所述承重索的下料长度；利用牵引工具引渡所述承重索至对岸；调整所述承重索空缆线形，并安装索夹；将所述承重索穿过基础预留孔道，调整其空缆线形并锚固于所述地锚基础外侧。

步骤三：钢桁架拼装，具体为：

预制桁架单元，从桥梁跨中向两侧的地锚基础对称拼装所述桁架单元，施工时，待拼接桁架单元与已拼接桁架单元之间采用销接，与所述承重索的索夹之间采用栓接；

步骤四：桥面系施工，具体为：

在所述桁架单元上方铺设桥面板、安装护栏；

步骤五：稳定索安装，具体为：

将所述稳定索布置到所述桁架单元上弦附近，张拉后，两端锚固于所述地锚基础；利用限位装置将所述稳定索中间固定于所述桁架单元上弦。

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