CN116427268A - 一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统 - Google Patents

一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；所述锚固系统由核心构件盘梁式锚碇，散索鞍、主缆、索股、去锚固室主通道，去索股室斜通道构成。本发明特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统；针对目前跨越江河湖海建造特大跨度悬索桥，桥头平缓岸坡，其主缆锚固段为体量庞大的重力式锚碇。见此，开发了一种桥头平缓地深部体量非常小的盘梁式锚碇主缆锚固系统。其结构简单，力学性质更好，稳定性更强。

Description

一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统
技术领域
本发明涉及悬索桥施工领域，具体来讲涉及的是一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统。
背景技术
为“建成交通强国”，随着新材料被开发与利用，缆索跨度迅速得到了增大，日益满足了高铁、高速公路网络向江河湖海跨越的需要，飞跃江河湖海，悬索桥成为了不二的选择，其数量已呈迅猛增长。平衡主缆拉力是悬索桥跨越设计核心，平衡拉力构筑物必然是悬索桥主要、控制性工程。
通常做法为主缆跨过索塔与重力式锚碇或隧道锚碇相连，针对桥头为平缓地或低矮坡地，目前仅采用重力式锚碇。
重力式锚碇内置于基坑，为确保桥梁被吊起，锚碇重力必须超过跨越索塔主缆拉力竖直分力，重力式锚碇剩余重力所产生摩擦力与相对微量的嵌合力必须超过跨越索塔主缆拉力水平分力。索塔越矮，锚固索力越大，相应锚碇越大。
重力锚碇基坑占地面积近万m2,深度近50m,相应开挖土石方上百万方，重力式锚碇近万m³ ，征地范围大，破坏生态、污染环境，已不满足“五大发展”理念，“创新”、“绿色”的需要，急需一种新的平衡锚固索力构筑物，一种特大悬索桥主缆深部盘梁式锚碇锚固系统发明恰好切合。
已有特大悬索桥重力式锚碇特点和存在的缺陷：
1、占地面积大，征地难，影响附近居民、耕地、林地，破坏生态。
2、重力式锚碇基坑大，深，碴石铲装运量大，弃碴量大，需要较大碴场，易诱发地灾。
3、重力式锚碇大块混凝土因施工时内存梯度温度场与分层浇筑，地表昼夜、四季存在较大温差易产生张拉裂缝，降低抗拉强度。
4、基坑四周岩壁高近50m,台阶陡，需支护，施工安全风险高。
5、基坑坑底为增大摩擦而设计为锯齿形，以提供足够的摩擦力或啮合力确保主缆水平抗拉力，但剪切破坏。
6、重力式锚碇造价高，施工工期长，砼近万m³,钢筋近2千t,数吨散索鞍。
特大悬索桥跨越江河湖海等平坦地带，其重力式锚碇抗拉主缆发挥重要作用，随“五大发展”理念，“创新”、“绿色”的需要，技术的进步，其结构特点正逐渐失去优势，加之资源逐渐匮乏，利润以日益触底。跨越江河湖海等平坦地带特大悬索桥建造必然要求造价低、结构简单，环境友好，安全、绿色、实用，便于养护，施工工艺简单、工序少主缆锚固系统，故在此提供一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统的发明恰好切合。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统；针对目前跨越江河湖海，桥头平缓岸坡建造悬索桥，去掉目前主缆锚固段体量庞大的重力式锚碇，见此，开发了桥头平缓地深部体量非常小的盘梁式锚碇主缆锚固系统。其结构简单，力学性质更好，稳定性更强。
本发明是这样实现的，构造一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；所述锚固系统由核心构件盘梁式锚碇，散索鞍、主缆、索股、去锚固室主通道，去索股室斜通道构成；
所述主通道近盘梁式锚碇硐室，正向倾斜增大，增大宽度由锚固力大小确定，形状可圆，可椭圆，可方；
所述盘梁式锚碇，抵在索股硐室周围岩体上，发挥梁的作用，将受到索股拉力直接转头传递了岩体，同时将少部分力通过锚杆传给围岩；盘梁式锚碇为厚大高标号钢筋混凝土墙体，其钢筋骨架与靠散索鞍侧置入的小号H型钢格网连接，并与锚杆相连。顺每索股方向预埋波纹管和内置钢套管，主通道侧预埋垂直索股宽厚的锚垫与钢板；
所述索股通道，轮廓可圆，可城门洞形，断面需满足散索鞍运输条件，随轴线向散索鞍方向渐变逐小，围岩可适当加强衬砌支护；长度不定，尽可能小，其与盘梁式锚碇强度负向相关。
根据本发明所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主通道为散索鞍构件 、盘梁式锚碇材料运输以及运营时检修通道，其线位由洞口地势、地灾险情、山体地质构造、岩层产状、岩性、涌突水等情况确定，回转半径要大，搭接要圆顺，线路尽可能短。其设置灵活，其断面大小取决于散索鞍等构件基本单元顺轴线向横向最大尺寸特征与施工要求；其轮廓可圆，可城门洞形；其坡度0.3%-3%；其掘进即可采用光面控振爆破方式，也可采用小型隧道掘进机方式，也可采取其他掘进方式；遇破碎围岩时可采取挂网喷浆支护或其他方式支护；其运输方式可采用轻轨平板运输，以蓄电池驱动；其疏排水采取自流，确保锚碇系统永久性排水；其通风方式施工期采取压入式通风，而运营期采取自然通风方式。
根据本发明所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；散索鞍，双曲线型，由锚杆固定。
根据本发明所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆，将锚固索力跨过索塔，通过散索鞍传至盘梁式锚碇。
根据本发明所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆通道，主缆跨过索塔非接触直接钻进山体通道；主缆通道，轮廓可圆形，可马蹄形，圆形可钻孔形成或光爆形成，马蹄形可光爆掘进；圆形成孔，一种方案先自上而下钻小孔，后安装反井钻头刷大。小孔斜交软硬接触面或破碎带、溶硐，为了避免钻偏，钻进过程要轻压、慢转，确保长度＞10 cm，软岩转硬岩时不能加压；可缩短测量循环进尺，红外线导向及时发现钻偏，确定弯曲深度、偏斜方位和倾角大小，以便及时采用纠偏钻头校正钻孔线位；如钻孔已出现地表，可采用金刚石串珠往返式绳锯机校正，或沿线位凿直径2m通道。马蹄形光爆掘进成通道。断面大小由主缆断面与支护衬砌决定。
根据本发明所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆通道可钢筋纤维混凝土注模支护，确保防水，防尘与通风。
本发明具有如下优点：本发明在此提供一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统；针对目前跨越江河湖海，桥头平缓岸坡建造悬索桥，去掉目前主缆锚固段体量庞大的重力式锚碇，见此，开发了桥头平缓地深部体量非常小的盘梁式锚碇主缆锚固系统。其结构简单，力学性质更好，稳定性更强。
本发明特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统特点与优点具体为；
本发明本着针对大跨度特索桥主缆桥头平缓地，去掉目前巨型重力式锚碇的理念，采用平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统，其结构与施工具有以下特点、优点：
1、平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统较重力式锚碇锚固系统体量小很多，结构简单，力学性质更优，稳定性更强，而且工程造价相对大大降低。
2、去盘梁式锚碇硐室主通道既可做施工通道、检修维护永久通道，又可做其排水、排渗系统、通风系统，而重力式锚碇系统需要单独施做。
3、采用平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统，无需大面积破坏或占用地表，生态环境更友好。
4、去平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统主通道线位、轮廓、断面灵活。
6、平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统易适应跨越江海湖海桥头地形平缓修筑特大悬索桥，有利于交通建设推进。
因此跨江海湖泊特大悬索桥桥头平缓地深部锚固系统，理念新异，创新性强，结构简单，力学更优，稳定更好，有助推高铁、高速公路网络延伸，而且施工简单，生态环境友好，工程造价低廉。
附图说明
图1重力锚竖、平剖面图；
图2沿索股群中心线竖直剖面图；
图3边索股锚固图；
图4主缆盘梁式锚碇式锚固系统力学构件图；
图5锚固系统轴线水平投影图；
图6盘梁式锚碇H型钢格网图。
具体实施方式
下面将结合附图1-图6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其受力核心构件盘梁式锚碇力学原理为；针对目前跨越江河湖海，桥头平缓岸坡建造悬索桥，去掉目前主缆锚固段体量庞大的重力式锚碇，见此，开发了桥头平缓地深部体量非常小的盘梁式锚碇主缆锚固系统。其结构简单，力学性质更好，稳定性更强。
原索塔为受力核心构件转为盘梁式锚碇，索股拉力直接由盘梁式锚碇转向传给岩体，盘梁式锚碇拉力形成主缆锚固力（见图3、图4）。
岩土受力为空间应力，岩土非单向或平面受到约束，仅存在因受到压力空隙闭合产生微量压缩量，最终必将收敛，可主缆预留变形量得到满足。易受到损伤的为盘梁式锚碇，发生剪切和压碎，剪切破坏可以增加厚度，加强钢筋、H型钢得到解决，压碎，可以增加面积，而且压碎面为空间约束，不易发生明显变形量。 按照主跨1200m的悬索桥锚固索力76.607万kN,C30-C60混凝土,不考虑加强钢筋与H型钢,按照轴向受力计算面积28-54m2，仅为锚塞体断面的1/10,因此盘梁式锚碇断面与厚度远远小于重力式锚碇，成本非常低廉。
具体实施时如图所示，
平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统由核心构件盘梁式锚碇，散索鞍、主缆、索股、去锚固室主通道，去索股室斜通道构成（见图5）。
主通道近盘梁式锚碇硐室，正向倾斜增大，增大宽度由锚固力大小确定，形状可圆，可椭圆，可方，见图2、图4剖面图。
盘梁式锚碇，抵在索股硐室周围岩体上（图2、图3、图5），发挥梁的作用，将受到索股拉力直接转头传递了岩体，同时将少部分力通过锚杆传给围岩。盘梁式锚碇为厚大高标号钢筋混凝土墙体，其钢筋骨架与靠散索鞍侧置入的小号H型钢格网连接，并与锚杆相连。顺每索股方向预埋波纹管和内置钢套管，主通道侧预埋垂直索股宽厚的锚垫与钢板（见图2、图3、图5）。
实施时索股通道，轮廓可圆，可城门洞形，断面需满足散索鞍运输条件，随轴线向散索鞍方向渐变逐小，围岩可适当加强衬砌支护。长度不定，尽可能小，其与盘梁式锚碇强度负向相关（见图2、图5）。
实施时主通道为散索鞍构件 、盘梁式锚碇材料运输以及运营时检修通道，其线位由洞口地势、地灾险情、山体地质构造、岩层产状、岩性、涌突水等情况确定，回转半径要大，搭接要圆顺，线路尽可能短。其设置灵活，其断面大小取决于散索鞍等构件基本单元顺轴线向横向最大尺寸特征与施工要求；其轮廓可圆，可城门洞形；其坡度0.3%-3%；其掘进即可采用光面控振爆破方式，也可采用小型隧道掘进机方式，也可采取其他掘进方式；遇破碎围岩时可采取挂网喷浆支护或其他方式支护；其运输方式可采用轻轨平板运输，以蓄电池驱动；其疏排水采取自流，确保锚碇系统永久性排水；其通风方式施工期采取压入式通风，而运营期采取自然通风方式。
实施时散索鞍，双曲线型，由锚杆固定。
实施时主缆，将锚固索力跨过索塔，通过散索鞍传至盘梁式锚碇。
实施时主缆通道，主缆跨过索塔非接触直接钻进山体通道。主缆通道，轮廓可圆形（见图4），可马蹄形，圆形可钻孔形成或光爆形成，马蹄形可光爆掘进。圆形成孔，一种方案先自上而下钻小孔，后安装反井钻头刷大。小孔斜交软硬接触面或破碎带、溶硐，为了避免钻偏，钻进过程要轻压、慢转，确保长度＞10 cm，软岩转硬岩时不能加压；可缩短测量循环进尺，红外线导向及时发现钻偏，确定弯曲深度、偏斜方位和倾角大小，以便及时采用纠偏钻头校正钻孔线位；如钻孔已出现地表，可采用金刚石串珠往返式绳锯机校正，或沿线位凿直径2m通道。马蹄形光爆掘进成通道。断面大小由主缆断面与支护衬砌决定。
主缆通道可钢筋纤维混凝土注模支护，确保防水，防尘与通风。
在本发明中特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统特点与优点为；
本发明本着针对大跨度特索桥主缆桥头平缓地，去掉目前巨型重力式锚碇的理念，采用平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统，其结构与施工具有以下特点、优点：
1、平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统较重力式锚碇锚固系统体量小很多，结构简单，力学性质更优，稳定性更强，而且工程造价相对大大降低。
2、去盘梁式锚碇硐室主通道既可做施工通道、检修维护永久通道，又可做其排水、排渗系统、通风系统，而重力式锚碇系统需要单独施做。
3、采用平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统，无需大面积破坏或占用地表，生态环境更友好。
4、去平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统主通道线位、轮廓、断面灵活。
6、平缓地深部盘梁式锚碇式锚固系统易适应跨越江海湖海桥头地形平缓修筑特大悬索桥，有利于交通建设推进。
因此跨江海湖泊特大悬索桥桥头平缓地深部锚固系统，理念新异，创新性强，结构简单，力学更优，稳定更好，有助推高铁、高速公路网络延伸，而且施工简单，生态环境友好，工程造价低廉。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；所述锚固系统由核心构件盘梁式锚碇，散索鞍、主缆、索股、去锚固室主通道，去索股室斜通道构成；
所述主通道近盘梁式锚碇硐室，正向倾斜增大，增大宽度由锚固力大小确定，形状为圆形、方形或椭圆形；
所述盘梁式锚碇，抵在索股硐室周围岩体上，发挥梁的作用，将受到索股拉力直接转头传递了岩体，同时将少部分力通过锚杆传给围岩；盘梁式锚碇为厚大高标号钢筋混凝土墙体，其钢筋骨架与靠散索鞍侧置入小号H型钢格网连接，并与锚杆相连；
顺每索股方向预埋波纹管和内置钢套管，主通道侧预埋垂直索股宽厚的锚垫与钢板；
所述索股通道，轮廓可圆，可城门洞形，断面需满足散索鞍运输条件，随轴线向散索鞍方向渐变逐小，围岩能够适当加强衬砌支护。
2.根据权利要求1所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主通道为散索鞍构件 、盘梁式锚碇材料运输以及运营时检修通道，其线位由洞口地势、地灾险情、山体地质构造、岩层产状、岩性、涌突水等情况确定，回转半径要大，搭接要圆顺，线路尽可能短；
其设置灵活，其断面大小取决于散索鞍等构件基本单元顺轴线向横向最大尺寸特征与施工要求；其轮廓可圆，可城门洞形；其坡度0.3-3%；其掘进即可采用光面控振爆破方式，也可采用小型隧道掘进机方式，也可采取其他掘进方式；遇破碎围岩时可采取挂网喷浆支护或其他方式支护；其运输方式可采用轻轨平板运输，以蓄电池驱动；其疏排水采取自流，确保锚碇系统永久性排水；其通风方式施工期采取压入式通风，而运营期采取自然通风方式。
3.根据权利要求1所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；散索鞍，双曲线型，由锚杆固定。
4.根据权利要求1所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆，将锚固索力跨过索塔，通过散索鞍传至盘梁式锚碇。
5.根据权利要求1所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆通道，主缆跨过索塔非接触直接钻进山体通道；主缆通道，轮廓可圆形，可马蹄形，圆形可钻孔形成或光爆形成，马蹄形可光爆掘进；圆形成孔，一种方案先自上而下钻小孔，后安装反井钻头刷大；小孔斜交软硬接触面或破碎带、溶硐，为了避免钻偏，钻进过程要轻压、慢转，确保长度＞10 cm，软岩转硬岩时不能加压；可缩短测量循环进尺，红外线导向及时发现钻偏，确定弯曲深度、偏斜方位和倾角大小，以便及时采用纠偏钻头校正钻孔线位；如钻孔已出现地表，采用金刚石串珠往返式绳锯机校正，或沿线位凿直径2m通道；马蹄形光爆掘进成通道；断面大小由主缆断面与支护衬砌决定。
6.根据权利要求1所述一种特大跨度悬索桥主缆桥头平缓地深部锚固系统，其特征在于；主缆通道可钢筋纤维混凝土注模支护，确保防水，防尘与通风。
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