CN212052269U - 大摆角钢管砼拱桥吊索体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，包括吊索及套管、拱肋弦管及连接件、拱肋检修道、填充混凝土、钢主梁及加劲板、锚固连接件等；吊索两端分别锚于拱肋上缀板顶部和钢主梁底部，锚固安装方便，可增加吊索自由长度、有效降低吊索疲劳应力；拱肋缀板内填充有混凝土且设有加强钢筋，提高了结构抗压、抗剪承载能力，吊索锚固于钢主梁底部，取消了受力复杂的钢锚箱结构，传力简单明确；将预埋管由传统的等截面变为渐变式单喇叭口形式，可增大吊索的纵向自由摆动幅度，减小吊索应力变化幅度，避免吊索发生疲劳损伤；对锚具外防护罩增设防腐涂装，补齐附属构件防腐短板；拱肋弦管外侧设有检修通道，为吊索安装、检修更换提供安全防护。

Description

大摆角钢管砼拱桥吊索体系

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系。

背景技术

在中、下承式拱桥结构中，吊索体系在拱肋与横梁之间起到连接及传递荷载的作用，是桥跨结构的重要受力构件，吊索的耐久性能直接关系到桥梁的安全、整体稳定及正常运营。在拱桥运营过程中，即便吊索在各种荷载作用下承载能力富裕度较大，但由于汽车荷载的循环往复作用，吊索应力反复的增大或减小，易使吊索产生疲劳损伤断裂，对于自由长度短、纵向摆角小的短吊索来说尤为明显，严重威胁桥梁结构的正常运营。福建武夷山公馆大桥、新疆库尔勒孔雀河大桥等多座中承式拱桥的垮塌事故均是由于短吊索率先发生破坏而引起的。

此外，在实际吊索体系防腐设计中，重点着墨的是吊索本身的防腐，很少考虑吊索两端锚具外侧的保护罩防腐问题，导致保护罩安装后易在短期内便出现腐蚀病害，影响锚具的正常使用，而锚具锚固力不足隐蔽性较强，不容易进行检测或监测，进一步提高了吊索体系的病害与损伤隐患。

鉴于现有吊索体系尤其是短吊索存在的严重疲劳损伤断裂隐患，本发明人基于实际工程应用和设计经验，提出一种确具工程价值的大摆角钢管砼拱桥吊索体系。

发明内容

本发明的主要目的在于，解决现有的拱桥短吊索易发生疲劳损伤破坏的问题，提出一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系，改善短吊索自由长度短、纵向自由摆动幅度小的构造缺陷，进而减小吊索应力变化幅度，优化吊索结构受力，避免吊索发生疲劳损伤破坏，延长吊索使用寿命，为桥跨结果安全提供保障，并对拱肋弦管、缀板及保护罩附属等相关构件进行优化，得到新型吊索体系同时注重兼具可操作性、实用性和产业推广价值。

为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系，包括吊索、吊索套管、拱肋弦管、拱肋连接件、混凝土、钢主梁、钢主梁加劲板、锚固连接件、吊索体系附属、防水罩；所述的吊索套管分为柔性防水套管、上预埋管、下预埋管，柔性防水套管紧箍于吊索索体外侧并通长布置，上预埋管和下预埋管分别外套于所述的柔性防水套管上、下两端；所述的拱肋弦管分为两根平行的上弦管和两根平行的下弦管，拱肋弦管内部填充有混凝土；所述的拱肋连接件含有竖腹杆、斜腹杆、上缀板Ⅰ、下缀板Ⅰ、上缀板Ⅱ、下缀板Ⅱ；

所述的上弦管和下弦管之间通过竖腹杆和斜腹杆连接，平行的两根上弦管在5/6弦高处通过上缀板Ⅰ连接，平行的两根上弦管在1/6弦高处通过下缀板Ⅰ连接；平行的两根下弦管在5/6弦高处通过上缀板Ⅱ连接，平行的两根下弦管在1/6弦高处通过下缀板Ⅱ连接；所述的上缀板Ⅰ、下缀板Ⅰ和两根上弦管形成的空腔内填充有缀板混凝土，所述的上缀板Ⅱ、下缀板Ⅱ和两根下弦管形成的空腔内也填充有缀板混凝土；所述的钢主梁为工字型横梁或箱型纵梁，所述钢主梁加劲板分为梁内加劲板和梁外加劲板；梁内加劲板设置于钢主梁内部, 梁内加劲板与钢主梁及下预埋管焊接连接，梁外加劲板设置于钢主梁外部, 梁外加劲板与下预埋管及下锚垫板焊接连接；

所述的锚固连接件包含上锚垫板、上锚具、钢套筒、下锚具、下锚垫板；所述的上预埋管穿过并伸出上弦管间的上缀板Ⅰ，所述的上锚垫板焊接于上预埋管顶部，所述的吊索上部通过上锚具锚固于上锚垫板处，所述的上缀板Ⅰ与上锚垫板之间采用钢套筒连接；所述的下预埋管穿过并伸出钢主梁下部，所述的下锚垫板焊接于下预埋管底部，所述的吊索下部通过下锚具锚固于下锚垫板处；所述的吊索体系附属包含上减震体、下减震体、上密封板、下密封板、保护罩；所述的上减震体设于上预埋管底部内侧与柔性防水套管之间，上减震体下方设置有上密封板；所述的下减震体设于下预埋管顶部内侧与柔性防水套管之间，下减震体上方设置有下密封板；所述上锚具的外侧和下锚具的外侧分别设置有一个保护罩；所述的防水罩设置于下密封板外侧。

优选地，所述的吊索为平行钢丝或钢绞线成品索，可工厂预制以保证构件质量并便以施工安装。

优选地，所述的吊索规格在标准组合荷载效应作用下取值的基础上加大一个型号，以增大吊索刚度，减小同等受力情况下吊索应力变化幅度。

优选地，吊索外套管采用柔性防水套管代替传统的PE套管，以避免吊索外套管在反复变动的汽车荷载作用下发生破裂。

优选地，所述的拱肋弦管内设置有间距为120~150cm拱肋弦管加劲板，以加强拱肋弦管的径向稳定性，

优选地，所述的拱肋弦管加劲板外形呈镂空环状，以便拱肋弦管节段浇筑时填充混凝土更密实。

优选地，所述的拱肋上弦管外侧布设有拱肋检修道，以便吊索施工安装及为后期的检查、维修、更换提供安全通道。

优选地，所述拱肋检修道包括检修道扶手、立杆和脚踏，拱肋检修道采用普通钢筋制作，其中扶手高90~110cm，立杆间距100~120cm，以便易于取材、方便施工且节省工程造价。

优选地，所述的混凝土及缀板混凝土为自密实补偿收缩混凝土，以弥补混凝土的收缩、防止混凝土开裂、提高混凝土强度。

优选地，所述的缀板混凝土内设有“几”字型缀板加强钢筋，作为缀板混凝土的劲性骨架，提高缀板结构的抗剪强度。

优选地，缀板加强钢筋上下交错布设，以增大缀板加强钢筋与缀板混凝土之间的咬合力。

优选地，所述的上缀板Ⅰ和下缀板Ⅰ内侧焊接有高10cm缀板加劲板，所述的上缀板Ⅱ和下缀板Ⅱ内侧也焊接有高10cm缀板加劲板，缀板加劲板纵向间距为1m，以便于缀板加强钢筋安装定位，并对缀板混凝土有一定的紧箍作用，提高结构的整体性和承载能力。

优选地，所述的上预埋管与相邻竖腹杆平行，并位于左右两根平行的上弦管正中部和左右两根平行的下弦管正中部，以便吊索张拉作用下左右拱肋受力保持平衡。

优选地，所述的上预埋管与相邻的竖腹杆之间焊接有竖腹杆加劲板，为上预埋管提供居中定位作用，并可提高上预埋管与拱肋弦管的整体性，并增强上预埋管的抗压刚度，防止屈曲破坏。

优选地，所述的竖腹杆加劲板四周角端设有直径35mm的过焊孔，以便焊接衬垫顺利通过、保证焊缝连续施焊，提高焊接质量和效率，并可减小焊缝交会处的应力集中。

优选地，所述的上预埋管、上锚垫板与钢套筒之间焊接有钢套筒加劲板，以便吊索索力更好的通过钢套筒传递给拱肋结构，并提高连接处的稳定性。

优选地，所述的上预埋管伸出拱肋上弦管上缀板Ⅰ30~35cm，以保证上锚具的安装空间，减少吊索安装时对拱肋弦管的影响；伸出下缀板Ⅰ10~15cm，便于下缀板Ⅰ与上预埋管的焊接连接。

优选地，所述的上预埋管为截面渐变的单喇叭口形，上小下大，上端截面为圆形，下端截面为椭圆形，椭圆形的长轴为桥的纵向，以增大吊索上锚固端的纵向自由摆动幅度。

优选地，所述的防水罩设有密封腻子、遇水膨胀橡胶条和紧定环，密封腻子设于防水罩四周，遇水膨胀橡胶条紧贴吊索外的柔性防水套管，紧定环设于防水罩顶部开口处，以增强防水罩的防水功能。

优选地，所述的下预埋管为截面渐变的单喇叭口形，上大下小，上端截面为椭圆形，椭圆形的长轴为桥的纵向，下端截面为圆形，以增大吊索下锚固端的纵向自由摆动幅度。

优选地，所述的下预埋管伸出钢主梁上部120~150cm，以减少钢主梁上部的桥面板施工时对吊索的影响，及避免桥面以上外物对吊索的直接撞击破坏，伸出钢主梁下部10~15cm，便于下部钢主梁外加劲板的布设。

优选地，所述的钢主梁外加劲板与梁外加劲板竖向对齐布设，以使吊索索力更好的传递至钢主梁。

优选地，所述的保护罩外侧设有防腐涂装，防腐等级与钢主梁一致，以提高保护罩的防腐能力，进而降低锚具受外环境影响，保障吊索安全，另因保护罩面积较小，相应工程造价增量也较小。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：本发明提供一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系，将吊索锚固位置由拱肋内部改为拱肋上缀板顶部，使吊索安装不受拱肋内部狭小空间的影响，锚固安装方便，更重要的是增加了吊索自由长度，可有效减小吊索应力幅；拱肋缀板内腔填充有混凝土，增加了锚固处的抗压强度，同时在填充混凝土中设有加强钢筋，提高了拱肋缀板结构的抗压、抗剪承载能力；采用增设梁底加劲肋的方式将吊索锚固于钢主梁底部而不是主梁中部，取消了受力复杂的钢锚箱结构，吊索索力传递更加清晰明确，便捷吊索安装更换的同时还可增加吊索自由长度；另将传统的等直径预埋管替代为渐变式单喇叭口预埋管，可增大吊索的纵向自由摆动幅度，减小运营状态下吊索应力变化幅度，改善吊索受力情况，避免吊索发生疲劳损伤破坏，为桥跨结构安全工作提供保障；对锚具外侧防护罩增设防腐涂装，补齐附属构件防腐短板，完善结构整体防腐体系；拱肋上弦管外侧设置有检修通道，既为吊杆体系安装过程提供安全防护，也便于后期吊杆体系的维修更换，检修施工简单方便，检修通道采用普通钢筋布置，取材方便、造价低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的A-A’向剖视图；

图3为本发明的B-B’向剖视图；

图4为本发明的防水罩11大样图；

图5为本发明的拱肋弦管加劲板41大样图；

图6为本发明的缀板加强钢筋47大样图；

图7为本发明的竖腹杆加劲板48大样图；

图8为本发明的钢管筒加劲板96大样图；

图9为拱肋弦管与吊索之间的位置关系图。

附图标记：1、吊索；2、吊索套管；5、拱肋检修道；6、混凝土；7、钢主梁；8钢主梁加劲板；11、防水罩；21、柔性防水套管；22、上预埋管；23、下预埋管；31、上弦管；32、下弦管；41、拱肋弦管加劲板；42、竖腹杆；43、斜腹杆；441、上缀板Ⅰ；451、下缀板Ⅰ；442、上缀板Ⅱ；452、下缀板Ⅱ；46、缀板加劲板；47、缀板加强钢筋；48、竖腹杆加劲板；61、缀板混凝土；51、检修道扶手；52、检修道立杆；53、检修道脚踏；81、梁内加劲板；82、梁外加劲板；91、上锚垫板；92、上锚具；93、钢套筒；94、下锚具；95、下锚垫板；96、钢套筒加劲板；101、上减震体；102、下减震体；103、上密封板；104、下密封板；105、保护罩； 111、密封腻子；112、遇水膨胀橡胶条；113、紧定环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系，包括吊索1、吊索套管2、拱肋弦管、拱肋连接件、拱肋检修道5、填充混凝土6、钢主梁7、钢主梁加劲板8、锚固连接件9、吊索体系附属、防水罩11；

所述的吊索套管2分为柔性防水套管21、上预埋管22、下预埋管23；

所述的拱肋弦管分为两根平行上弦管31和两根平行的下弦管32；

所述的拱肋连接件含有拱肋弦管加劲板41、竖腹杆42、斜腹杆43、上缀板Ⅰ441、下缀板Ⅰ451、上缀板Ⅱ442、下缀板Ⅱ452、缀板加劲板46、缀板加强钢筋47、竖腹杆加劲板48；

所述的拱肋检修道5含有拱肋检修道扶手51、拱肋检修道立杆52、拱肋检修道脚踏53；

所述的钢主梁加劲板8分为梁内加劲板81、梁外加劲板82；

所述的锚固连接件9含有上锚垫板91、上锚具92、钢套筒93、下锚具94、下锚垫板95、钢套筒加劲板96；

所述的吊索体系附属包含上减震体101、下减震体102、上密封板103、下密封板104、保护罩105；

所述的防水罩11含有密封腻子111、遇水膨胀橡胶条112、紧定环113；

所述的吊索1为平行钢丝或钢绞线成品索，柔性防水套管21紧箍于吊索1外侧并通长布置，上预埋管22和下预埋管23分别外套于所述的柔性防水套管21上、下两端；

所述的拱肋弦管内部填充有混凝土6，拱肋弦管内还设置有间距为120~150cm拱肋弦管加劲板41，所述的上弦管31和下弦管32之间通过竖腹杆42和斜腹杆43连接，

平行的两根上弦管31在5/6弦高处通过上缀板Ⅰ441连接，平行的两根上弦管31在1/6弦高处通过下缀板Ⅰ451连接；平行的两根下弦管32在5/6弦高处通过上缀板Ⅱ442连接，平行的两根下弦管32在1/6弦高处通过下缀板Ⅱ452连接；所述的上缀板Ⅰ441、下缀板Ⅰ451和两根上弦管31形成的空腔内填充有缀板混凝土61，所述的上缀板Ⅱ442、下缀板Ⅱ452和两根下弦管32形成的空腔内也填充有缀板混凝土61；所述的缀板填充混凝土61内设有“几”字型缀板加强钢筋47，作为缀板混凝土的劲性骨架，缀板加强钢筋47上下交错布设，所述的上缀板Ⅰ441和下缀板Ⅰ451内侧焊接有高10cm缀板加劲板46，所述的上缀板Ⅱ442和下缀板Ⅱ452内侧也焊接有高10cm缀板加劲板46，缀板加劲板46间距为1m，以便于缀板加强钢筋47安装定位；

所述拱肋检修道5设于上弦管31外侧；

所述的钢主梁7为工字型横梁或箱型纵梁，梁内加劲板81设置于钢主梁7内部，梁内加劲板81与钢主梁7及下预埋管23焊接连接，梁外加劲板82设置于钢主梁7外部，梁外加劲板82与下预埋管23及下锚垫板95焊接连接；所述的钢主梁外加劲板81与梁外加劲板82竖向对齐布设；

所述的上预埋管22穿过并伸出上弦管31间的上缀板Ⅰ441，所述的上锚垫板101焊接于上预埋管22顶部，所述的吊索1上部通过上锚具92锚固于上锚垫板101处，所述的上缀板Ⅰ441与上锚垫板91之间采用钢套筒93连接，所述的钢套筒93及上锚垫板91与上预埋管22之间设有钢套筒加劲板96；

所述的下预埋管23穿过并伸出钢主梁7下部，所述的下锚垫95板焊接于下预埋管23底部，所述的吊索1下部通过下锚具94锚固于下锚垫95板处；

所述的上减震体101设于上预埋管22底部内侧与柔性防水套管21之间，上减震体101下方设置有上密封板103；

所述的下减震体102设于下预埋管23顶部内侧与柔性防水套管21之间，下减震体102上方设置有下密封板104；

所述上锚具92的外侧和下锚具94的外侧分别设置有一个保护罩105；

所述的防水罩11设置于下预埋管23的密封板104外侧，密封腻子111设于防水罩11四周，遇水膨胀橡胶条112紧贴吊索1外的柔性防水套管21，紧定环113设于防水罩11顶部开口处，以增强防水罩的防水功能。

以上列举的仅是本发明具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。

Claims (10)

1.一种大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：包括吊索、吊索套管、拱肋弦管、拱肋连接件、混凝土、钢主梁、钢主梁加劲板、锚固连接件、吊索体系附属、防水罩；所述的吊索套管分为柔性防水套管、上预埋管、下预埋管，柔性防水套管紧箍于吊索索体外侧并通长布置，上预埋管和下预埋管分别外套于所述的柔性防水套管上、下两端；所述的拱肋弦管分为两根平行的上弦管和两根平行的下弦管，拱肋弦管内部填充有混凝土；所述的拱肋连接件含有竖腹杆、斜腹杆、上缀板Ⅰ、下缀板Ⅰ、上缀板Ⅱ、下缀板Ⅱ；

所述的上弦管和下弦管之间通过竖腹杆和斜腹杆连接，平行的两根上弦管在5/6弦高处通过上缀板Ⅰ连接，平行的两根上弦管在1/6弦高处通过下缀板Ⅰ连接；平行的两根下弦管在5/6弦高处通过上缀板Ⅱ连接，平行的两根下弦管在1/6弦高处通过下缀板Ⅱ连接；所述的上缀板Ⅰ、下缀板Ⅰ和两根上弦管形成的空腔内填充有缀板混凝土，所述的上缀板Ⅱ、下缀板Ⅱ和两根下弦管形成的空腔内也填充有缀板混凝土；所述的钢主梁为工字型横梁或箱型纵梁，所述钢主梁加劲板分为梁内加劲板和梁外加劲板，梁内加劲板设置于钢主梁内部,梁内加劲板与钢主梁及下预埋管焊接连接，梁外加劲板设置于钢主梁外部, 梁外加劲板与下预埋管及下锚垫板焊接连接；

所述的锚固连接件包含上锚垫板、上锚具、钢套筒、下锚具、下锚垫板；所述的上预埋管穿过并伸出上弦管间的上缀板Ⅰ，所述的上锚垫板焊接于上预埋管顶部，所述的吊索上部通过上锚具锚固于上锚垫板处，所述的上缀板Ⅰ与上锚垫板之间采用钢套筒连接；所述的下预埋管穿过并伸出钢主梁下部，所述的下锚垫板焊接于下预埋管底部，所述的吊索下部通过下锚具锚固于下锚垫板处；所述的吊索体系附属包含上减震体、下减震体、上密封板、下密封板、保护罩；所述的上减震体设于上预埋管底部内侧与柔性防水套管之间，上减震体下方设置有上密封板；所述的下减震体设于下预埋管顶部内侧与柔性防水套管之间，下减震体上方设置有下密封板；所述上锚具的外侧和下锚具的外侧分别设置有一个保护罩；所述的防水罩设置于下密封板外侧。

2.根据权利要求1所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的拱肋上弦管外侧布设有拱肋检修道，所述的拱肋检修道由扶手、立杆和脚踏组成。

3.根据权利要求2所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的拱肋弦管内设置有间距为120~150cm拱肋弦管加劲板，拱肋弦管加劲板外形呈镂空环状。

4.根据权利要求3所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的拱肋缀板内侧与拱肋弦管间焊接有高10cm缀板加劲板，缀板加劲板纵向间距为1m。

5.根据权利要求4所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的缀板混凝土内设有“几”字型缀板加强钢筋，缀板加强钢筋上下交错布设。

6.根据权利要求5所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的上预埋管与相邻竖腹杆平行，并位于左右两根平行的上弦管正中部和左右两根平行的下弦管正中部，所述的上预埋管与相邻竖腹杆之间通过竖腹杆加劲板连接, 所述的竖腹杆加劲板四周角端设有过焊孔。

7.根据权利要求6所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的上预埋管、上锚垫板与钢套筒之间焊接有钢套筒加劲板。

8.根据权利要求7所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的上预埋管为截面渐变的单喇叭口形，上小下大，上端截面为圆形，下端截面为椭圆形，椭圆形的长轴为桥的纵向；所述的下预埋管也为截面渐变的单喇叭口形，上大下小，上端截面为椭圆形，椭圆形的长轴为桥的纵向，下端截面为圆形。

9.根据权利要求8所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的防水罩设有密封腻子、遇水膨胀橡胶条和紧定环；密封腻子设于防水罩四周，遇水膨胀橡胶条紧贴吊索外的柔性防水套管，紧定环设于防水罩顶部开口处。

10.根据权利要求9所述的大摆角钢管砼拱桥吊索体系，其特征在于：所述的钢主梁外加劲板与梁外加劲板竖向对齐布设。

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