CN208039003U - 采用同向回转拉索的斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及采用同向回转拉索的斜拉桥，包括主梁、索塔、拉索，所述索塔设置在主梁上，所述索塔上成对设置有鞍座，成对设置的鞍座以索塔中心线为轴呈环抱交叉布置，所述拉索中部穿过索塔上的鞍座，两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部。结构中，拉索采用两种基本型式绕过索塔，锚固于索塔同一侧主梁，形成双索面、单索面、对向组合、同向叠置四种标准型式；索塔采用具有单肢上塔柱的单柱式、宝塔式、倒Y式索塔。与现有技术相比，本实用新型采用同向回转拉索的斜拉桥，具有标准的拉索应用型式、相对固定的索塔应用范围、不同于传统的拉索结构特点。

Description

采用同向回转拉索的斜拉桥

技术领域

本实用新型涉及斜拉桥，尤其是涉及采用同向回转拉索的斜拉桥。

背景技术

大跨径斜拉桥普遍采用混凝土箱形索塔以获得更高的承载能力，但如何以简单有效的方式实现箱形索塔的安全锚索，一直是国际桥梁界重点关注的问题和难题。近30年来，人们先后发展出环绕塔壁的预应力构造、可以平衡部分拉力的索塔内钢锚箱和钢锚梁结构，不仅结构复杂，而且塔壁受拉开裂的现象仍时有披露。分析原因，在于上述技术并没从根本上改变索塔锚索的结构构造和工作原理。

中国专利CN103061245A公布了具有同向回转拉索体系的斜拉桥。包括主跨主梁、边跨主梁、桥塔和斜拉索，桥塔的上部设有鞍座；鞍座包括主跨鞍座和边跨鞍座，且成对设置，成对设置的主跨鞍座和边跨鞍座在桥塔上以桥塔中心线为轴呈环抱交叉布置；斜拉索包括主跨斜拉索和边跨斜拉索，索力以径向压力的形式传给索塔，交错同向回转拉索体系不仅避免了在索塔内产生拉力，而且取代了原塔柱环向预应力，实现了结构在受力机理上的根本变革；由于同截面拉索的索力差只是由活载的偏载形成，索力差较小，同向回转拉索体系巧妙地避开了大索力差问题对鞍座使用的限制；在钢主梁以及混凝土主梁上均以锚拉板的形式锚固，可在桥面以上张拉，施工更为方便。进一步明确了实现索塔鞍座抗滑移锚索的原理和方式。

如上同向回转拉索解决方案，突破了传统思维，将拉索连续绕过塔柱，在索塔同一侧主梁上锚固，变索塔锚索产生的塔壁拉力为环向压力，从而从根本上解决了索塔的锚索开裂问题。但方案仅明确了实现索塔塔壁无拉应力锚索的原理和方式，方案变成实际并形成可推广的技术，在技术上还需解决结构受力、拉索定位、塔型适配、系统配套等一系列问题，尤其是如何以统一的方式简单有效地实现拉索在索塔上的无滑移锚固是其中急待回答的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供采用同向回转拉索的斜拉桥。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

采用同向回转拉索的斜拉桥，包括主梁、索塔、拉索，所述索塔设置在主梁上，所述索塔上成对设置有鞍座，成对设置的鞍座以索塔中心线为轴呈环抱交叉布置，所述拉索中部穿过索塔上的鞍座，两端锚固于索塔同一侧的主梁上，所述拉索锚固于主梁的中部，锚固点横向距离仅受锚固构造的限制，最小取0.5m；所述拉索穿过索塔的弯曲段偏角θ＝1.0～1.05π，π＝180°，曲线长度S＝R×θ，R为拉索弯曲半径，R＝400d，d为拉索钢绞线单根钢丝的直径。

本实用新型中，拉索穿过索塔的弯曲段偏角大，曲线长。

由于所述拉索两端锚固于主梁中部，两锚固点横向距离小，受主梁扭转影响产生的拉索不平衡力小，一般低于45MPa。

所述鞍座弯曲段与所述拉索弯曲段相对应，偏角大、曲线长，在弯曲段上由拉索径向压力储备的鞍座与拉索间的摩擦力范围大，鞍座的摩阻锚索行程长、功能强，形成不同于以往公开的鞍座锚索特点。

鞍座与拉索间实际发生的抵抗鞍座两端拉索不平衡力的摩擦力的范围为摩阻锚索行程，其为具有规律的变数。在主梁扭转小的桥跨端部，拉索不平衡力小，摩阻锚索行程相应小；在主梁扭转大的桥跨中部，拉索不平衡力大，摩阻锚索行程相应大；拉索不平衡力增大至摩阻锚索行程达到鞍座的弯曲段长度时，鞍座摩阻锚索功能达到最大。

所述锚索通过鞍座与拉索对应分丝、2m小半径弯曲、350MPa/m高压力接触的方式实现。所述鞍座采用分丝管沿程夹持方式锚索。

所述鞍座外设钢外壳板，内设不锈钢分丝管和分丝管钢定位板，不锈钢分丝管和分丝管钢定位板组装在钢外壳板内部以后灌注填充料成形，所述拉索的钢绞线索股分别穿过鞍座内的不锈钢分丝管，以索股与分丝管间的摩擦力总和实现摩阻锚索。所述不锈钢分丝管采用低摩阻的圆管或高摩阻的V形管。所述鞍座与拉索之间无用以握裹拉索的灌注环氧砂浆。

本实用新型中，提供的拉索应用型式包括两种基本型式、四种标准型式，即以锚固于主梁两侧的空间双索面拉索为基本型式一，锚固于主梁中部的双肢单索面拉索为基本型式二，两种基本型式可进一步衍生出对向组合型式、同向叠置型式。

进一步地，受拉索连续绕过索塔，形成三向承压结构的型式控制，所述的索塔应用范围相对固定为单柱式、宝塔式、倒Y式这类具有单肢上塔柱的索塔。

本实用新型的一个实施方式中，所述索塔采用单柱式索塔，同一个鞍座中穿过两根拉索，其中一跟拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部，另一根拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的两侧。

本实用新型的一个实施方式中，所述索塔采用宝塔式索塔，同一个鞍座中穿过一根拉索，所述拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部。

本实用新型的一个实施方式中，所述索塔采用倒Y式索塔，同一个鞍座中穿过一根拉索，所述拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部。

本实用新型的一个实施方式中，所述索塔采用倒Y式索塔，成对设置的两个鞍座中，穿过其中一个鞍座的拉索的两端锚固于索塔一侧的主梁的中部，穿过另一个鞍座的拉索的两端锚固于索塔另一侧的主梁的两侧。

本实用新型中，所述拉索连续绕过索塔时，塔柱锚索区呈三向受压状态，分别是对称设置的拉索施加的沿主梁方向的前后相反的作用力，以及向下的作用力，由于沿主梁方向的前后相反的作用力相抵消，因此，塔柱只受向下作用力，不受径向的拉力或压力，结构安全耐久。

本实用新型的一个实施方式中，所述主梁采用分体式主梁或整体式主梁。

本实用新型中，利用拉索弯曲段偏角大、行程长的特点，鞍座采用分丝管沿程夹持方式锚索，拉索无滑移，鞍座与拉索之间不再另外采用灌注环氧砂浆握裹拉索的措施。

本实用新型采用同向回转拉索的斜拉桥，具有标准的拉索应用型式、相对固定的索塔应用范围、不同于传统的拉索结构特点。

与现有技术相比，本实用新型利用拉索弯曲段偏角大、行程长的特点，鞍座采用分丝管沿程夹持方式锚索，拉索无滑移，鞍座与拉索之间不再另外采用灌注环氧砂浆握裹拉索的措施。本实用新型形成了拉索因主梁扭转产生的不平衡力小，穿过索塔的弯曲段偏角大、曲线长的体系特点，弯曲段上拉索的钢绞线索股与鞍座分丝管间的摩擦力可充分保证鞍座的摩阻锚索。

本实用新型在实现索塔塔壁无拉应力锚索的基础上，进一步明确了实现索塔鞍座全摩擦力锚索的原理和方式。拉索不仅无滑移，鞍座与拉索之间也不再灌注用以相互粘结的环氧砂浆。本实用新型明确了同向回转拉索的两种基本型式和四种标准型式、具有单肢上塔柱的索塔应用范围，形成了新技术应用的标准模式，对新技术的推广应用具有重要指导意义。

附图说明

图1为本实用新型的空间双索面同向回转拉索体系示意图；

图2为本实用新型的双肢单索面同向回转拉索体系示意图；

图3为本实用新型的对向组合同向回转拉索体系示意图；

图4为本实用新型的同向叠置同向回转拉索体系示意图；

图5为斜拉桥回转式拉索体系塔上锚索原理示意图。

图中：1-空间双索面同向回转拉索；2-双肢单索面同向回转拉索；3-单柱式索塔；4-宝塔式索塔；5-倒Y式索塔；6-分体式主梁；7-整体式主梁；8-鞍座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

参见图1，四车道246m主跨+125m边跨独塔斜拉桥，采用的同向回转拉索体系包括空间双索面同向回转拉索1、单柱式索塔3、分体式主梁6等。体系中，空间双索面同向回转拉索1连续绕过单柱式索塔3，锚固于索塔同一侧分体式主梁6的两侧。塔上鞍座8采用分丝管沿程夹持方式锚索，单柱式索塔3上塔柱锚索区呈三向受压状态，结构安全耐久。

实施例2

参见图2，四车道165m主跨+85m边跨独塔斜拉桥，采用的同向回转拉索体系包括双肢单索面同向回转拉索2、宝塔式式索塔4、整体式主梁7等。体系中，双肢单索面同向回转拉索2连续绕过倒宝塔式索塔4的上塔柱，锚固于索塔同一侧整体式主梁7的中部。塔上鞍座8采用分丝管沿程夹持方式锚索，宝塔式索塔4上塔柱锚索区呈三向受压状态，结构安全耐久。

实施例3

参见图3，四车道165m主跨+85m边跨独塔斜拉桥，采用的同向回转拉索体系包括主跨双肢单索面同向回转拉索2和边跨空间双索面同向回转拉索1的组合、倒Y式索塔5、整体式主梁7等。体系中，空间双索面同向回转拉索1连续绕过倒Y式索塔4的上塔柱，锚固于边跨整体式主梁7的两侧；双肢单索面同向回转拉索2连续绕过倒Y式索塔4的上塔柱，锚固于主跨整体式主梁7的中部。塔上鞍座8采用分丝管沿程夹持方式锚索，倒Y式索塔5上塔柱锚索区呈三向受压状态，结构安全耐久。

实施例4

参见图4，六车道100m次边跨+308m边跨+806m主跨+308m边跨+100m次边跨双塔斜拉桥，采用的同向回转拉索体系包括空间双索面同向回转拉索1和双肢单索面同向回转拉索2的组合、单柱式索塔3、分体式主梁6等。体系中，空间双索面同向回转拉索1、双肢单索面同向回转拉索2在单柱式索塔3的上塔柱上叠置后绕过索塔，分别锚固于索塔同一侧分体式主梁6的两侧及中部。塔上鞍座8采用分丝管沿程夹持方式锚索，单柱式索塔3锚索区呈三向受压状态，结构安全耐久。

以上四个实施例中，回转式拉索鞍座锚固原理均参考图5中(B)图，图5中(A)图为传统的拉索鞍座锚固原理示意图。图5中，(A)图或(B)图上，箭头表示摩阻锚索行程，图5中，a表示索塔，b表示拉索弯曲段，c表示回转拉索。

其中，鞍座抗滑移安全系数为K，拉索与鞍座间摩擦系数为μ，鞍座两端的拉索力为F₁、F₂，且F₁＞F₂，则K＝γ×θ，γ＝μ/ln(F₁/F₂)。

以上实施例中，回转拉索由19～55股环氧涂层钢绞线索股组成，鞍座由钢外壳板、圆形不锈钢分丝管、分丝管钢定位板和鞍座填充料组成。安装时，回转式拉索的钢绞线索股以最小2m的半径分别穿过对应的鞍座的分丝管，其间不再灌注环氧砂浆。使用时，按索股与分丝管间摩擦系数0.25、最小接触压力203MPa/m计算，鞍座进行摩阻锚索的抗滑移安全系数为4以上，远超过2.5，实际发生的鞍座的摩阻锚索行程远未达到拉索弯曲段长度的一半。

本实用新型采用两种基本型式、四种标准型式应用同向回转拉索技术，并给出了这些型式之间的转换方法，同时，也明确了具有单肢上塔柱索塔应用范围，形成了对技术的标准应用模式。结构中，索塔实现无拉应力锚索，三向受压应力可控制在7Mpa以下。索塔锚索结构用钢量和造价减少70％左右。由此，进一步统一了对技术的认识，加强了对技术应用的指导。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.采用同向回转拉索的斜拉桥，包括主梁、索塔、拉索，所述索塔设置在主梁上，所述索塔上成对设置有鞍座，成对设置的鞍座以索塔中心线为轴呈环抱交叉布置，所述拉索中部穿过索塔上的鞍座，两端锚固于索塔同一侧的主梁上，其特征在于，所述拉索锚固于主梁的中部，锚固点横向距离最小取0.5m，所述拉索穿过索塔的弯曲段偏角θ＝1.0～1.05π，π＝180°，曲线长度S＝R×θ，R为拉索弯曲半径，R＝400d，d为拉索钢绞线单根钢丝的直径。

2.根据权利要求1所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述鞍座外设钢外壳板，内设不锈钢分丝管和分丝管钢定位板，不锈钢分丝管和分丝管钢定位板组装在钢外壳板内部以后灌注填充料成形，所述拉索的钢绞线索股分别穿过鞍座内的不锈钢分丝管，以索股与分丝管间的摩擦力总和实现摩阻锚索。

3.根据权利要求2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述不锈钢分丝管采用低摩阻的圆管或高摩阻的V形管。

4.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述索塔采用单柱式索塔，同一个鞍座中穿过两根拉索，其中一跟拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部，另一根拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的两侧。

5.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述索塔采用宝塔式索塔，同一个鞍座中穿过一根拉索，所述拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部。

6.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述索塔采用倒Y式索塔，同一个鞍座中穿过一根拉索，所述拉索的两端锚固于索塔同一侧的主梁的中部。

7.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述索塔采用倒Y式索塔，成对设置的两个鞍座中，穿过其中一个鞍座的拉索的两端锚固于索塔一侧的主梁的中部，穿过另一个鞍座的拉索的两端锚固于索塔另一侧的主梁的两侧。

8.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述主梁采用分体式主梁或整体式主梁。

9.根据权利要求1或2所述采用同向回转拉索的斜拉桥，其特征在于，所述鞍座与拉索之间无用以握裹拉索的灌注环氧砂浆。