CN220468626U - 一种基于uhpc的索塔锚梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于UHPC的索塔锚梁结构，包括：锚梁锚固端(1)、顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)、底板(5)、锚垫板(6)、剪力钉(7)、索塔(8)、钢垫板(9)、索塔牛腿(10)、索塔预埋管(11)、锚梁预埋管(12)、HRB400钢筋(13)，本实用新型提出的一种基于UHPC的索塔锚梁结构主体为UHPC材料，U形断面，适用于斜拉索索力不超过3000kN的斜拉桥，可以快速安装施工并且有利于发挥UHPC材料特性，提高桥梁耐久性的新型索塔锚梁结构，目的在于解决高空钢锚梁涂装养护困难、焊接空间小、焊接难度大、焊缝应力集中明显等问题。

Description

一种基于UHPC的索塔锚梁结构

技术领域

本实用新型涉及斜拉桥拉索锚固技术领域，具体涉及一种基于UHPC的索塔锚梁结构。

背景技术

斜拉桥的索塔上锚固连接构造，是将斜拉索索力分散到混凝土塔柱全截面的重要受力构造。直接关系到斜拉索正常使用阶段安全与耐久，是斜拉桥设计时的重点。目前，斜拉桥的主流索塔锚固形式主要有环向预应力锚固、钢锚箱锚固及钢锚梁锚固三种形式。

环向预应力锚固为传统的构造形式，其受力机理为：在索塔锚固区布置环向预应力筋，从而达到分担拉索水平分力的目的。但随着斜拉桥跨径增大，索力增大，索塔增高，由于索塔尺寸限制，环向预应力弯曲半径小，长度短，预应力损失大，再加上环向预应力管道对塔壁空间占用较大，造成了施工周期长，施工难度大等问题。

近年来随着钢产能的不断增加，大跨径的斜拉桥多采用钢锚箱或钢锚梁与混凝土桥塔相结合，形成组合索塔锚固结构。钢锚箱锚固受力机理为：将桥塔两侧拉索的水平分力通过锚箱的腹板及水平钢板来平衡，竖直分力通过锚箱两侧钢腹板的剪力键传递到混凝土塔壁内。钢锚箱在浇筑上塔柱前采用焊接拼装，施工较为方便，但由于钢与混凝土两种不同的材料的共同作用，不可避免会造成混凝土塔壁的开裂，尤其在海洋环境中，极大影响了结构的耐久性，而且钢锚箱用钢量大，成本高，安装时也需要配备大型吊装设备，对机具要求高。钢锚梁锚固受力机理为：锚固钢横梁本身作为独立构件支撑于塔壁内侧牛腿上，可平衡两侧拉索的大部分水平分力，少部分水平分力则通过横梁下支撑的水平限位装置传递至塔壁，索的竖向分力传递至塔柱内侧牛腿。其优点是受力明确，无需环向预应力筋，用钢量相对较少，但高空钢锚梁涂装养护困难，为满足受力要求钢锚两侧腹板较厚，现场焊接困难，且焊缝处应力集中明显。

现有的索塔结构虽然极大地改善了斜拉桥索塔锚固区的受力性能，但无论钢锚梁还是钢锚箱由于其是一个承受弯拉的构件，不得不大规模的使用抗抗拉力学性能较好的钢材来改善结构受力，再加上此处的钢结构涂装和防腐是正常运营和维护阶段的一个工作难点，这就无可避免的造成了斜拉桥正常使用阶段的耐久性问题。

超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)被认为是过去30年中最具创新性的水泥基复合材料，具有自重轻、强度高、耐久性好、结构高度低、装配化率高的优点。因此，本实用新型对于现有的组合索塔锚固结构，提出了一种更有利于发挥UHPC材料特性，提高桥梁耐久性的新型索塔锚梁结构。

发明内容

针对目前大跨径斜拉桥索塔高空钢锚梁涂装养护困难、焊接空间小、焊接难度大、焊缝应力集中明显等问题，本实用新型提供一种基于UHPC的索塔锚梁结构，以解决现有技术中的不足。

为了达到上述目的，本实用新型一方面提供一种基于UHPC的索塔锚梁结构，包括锚梁主体和索塔(8)，所述锚梁主体采用UHPC材料浇筑制成，所述锚梁主体包括两端的梁锚固端(1)、所述梁锚固端(1)与索塔(8)连接，所述锚梁主体中端采用U型断面，所述U型断面包括顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)和底板(5)，所述顶板(2)分别设置于两侧腹板(3)的顶端并向外延伸，所述底板(5)连接两侧腹板(3)的底端，所述横隔板设置于两侧腹板(3)的中端。

进一步的，所述底板开设有用以排出积水的圆形孔，所述U型断面中的顶板(2)、腹板(3)和底板(5)均设有等间距布置的HRB400钢筋(13)

进一步的，锚梁锚固端(1)采用实体段用以局部承压，所述锚梁锚固端(1)预制有对应斜拉索的倾斜角度，所述锚梁锚固端(1)顶部设有锚垫板(6)。

进一步的，所述锚梁锚固端(1)内部设有锚梁预埋管(12)，所述锚梁预埋管(12)四周连接有剪力钉(7)。

进一步的，所述索塔(8)内部设有与与所述锚梁预埋管(12)项连接的索塔预埋管(11)。

进一步的，所述索塔(8)内侧还设有索塔牛腿(10)，所述索塔牛腿(10)与梁锚固端(1)连接以支撑锚梁主体，所述索塔牛腿(10)与索塔(8)均钢筋混凝土结构。

进一步的，所述索塔牛腿(10)与梁锚固端(1)之间还设置有钢垫板(9)，所述钢垫板(9)部分进入梁锚固端(1)以连接固定。

另一方面，本实用新型还提供一种基于UHPC的索塔锚梁结构的制造方法，包括以下步骤：

S1、设计锚梁构造的结构形式与尺寸，确定UHPC壁板所需的尺寸及材料用量；

S2、预制由锚梁锚固端(1)、顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)、底板(5)组成的索塔锚梁主体，其中锚梁锚固端(1)内预制有锚梁预埋管(12)及四周剪力钉(7)，在板内预埋HRB400钢筋(13)，在底板(5)预留有圆形孔；

S3、对浇筑的超高性能混凝土(UHPC)进行高温蒸汽养护或者自然养护；

S4、待养护达到要求后，拆模，在锚梁锚固端(1)顶部相应位置安装锚垫板(8)，完成所述一种索塔新型UHPC锚梁主体构造的制作。

进一步的，索塔(8)、索塔牛腿(10)均为钢筋混凝土结构，索塔内设有与锚梁预埋管(12)相接的索塔预埋管(11)。

进一步的，索塔锚梁施工时，锚梁锚固端(1)与索塔牛腿(10)之间的一侧钢垫板(9)与索塔牛腿(10)焊接固定，另一侧钢垫板(9)可与索塔牛腿(10)形成相对滑动，以平衡拉索恒载水平分力，施工完成后进行焊接固定。

本实用新型具有以下有益效果和进步：

1、本实用新型提出的一种一种基于UHPC的索塔锚梁结构，结构全生命周期无需采用防腐措施有效解决了目前高空钢锚梁涂装养护困难、焊接空间小、焊接难度大、焊缝应力集中明显等问题。

2、本实用新型提出的一种一种基于UHPC的索塔锚梁结构，索塔锚梁采用自重轻、强度高、耐久性好的UHPC材料，使得截面刚度大，抗疲劳性能好。

3、本实用新型提出的一种一种基于UHPC的索塔锚梁结构，构造简单，传力特征明确，可在工厂快速预制加工，采用超高性能混凝土(UHPC)改善结构受力性能，因此有效减少了索塔锚梁自重，更有利于现有的运输和起吊设备进行架设安装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型较佳实施例结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例一种基于UHPC的索塔锚梁结构依照图1中锚梁锚固端局部放大结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例一种基于UHPC的索塔锚梁结构依照图1中A-A向断面结构剖视图。

图4为本实用新型较佳实施例一种基于UHPC的索塔锚梁结构依照图1中B-B向断面结构剖视图。

图5为本实用新型较佳实施例一种基于UHPC的索塔锚梁结构依照图1中C-C向断面结构剖视图。

图中：1、锚梁锚固端；2、顶板；3、腹板；4、横隔板；5、底板；6、锚垫板；7、剪力钉；8、索塔、；9钢垫板；10、索塔牛腿；11、索塔预埋管；12、锚梁预埋管；13、HRB400钢筋。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

如果申请文件中出现“第一/第二”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的一种健康管理平台的绩效评价方法，系统和存储装置，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出一种健康管理平台的绩效评价方法的评估方法。

参看图1—5所示，本实用新型一种基于UHPC的索塔锚梁结构包括：锚梁锚固端(1)、顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)、底板(5)、锚垫板(6)、剪力钉(7)、索塔(8)、钢垫板(9)、索塔牛腿(10)、索塔预埋管(11)、锚梁预埋管(12)、HRB400钢筋(13)。

参看图2，3，4和图5所示，锚梁锚固端(1)、顶板(2)、腹板(3)、底板(5)组成的索塔锚梁主体为UHPC材料，抗压强度取150MPa，抗拉强度取10Mpa，锚梁外轮廓宽60cm，高60cm，为U形断面；锚梁锚固端为局部承压而采用横向宽60cm的实体段，工厂预制时随拉索角度变化，同时顶部设有便于锚固的锚垫板(6)，厚度取t＝60mm；顶板外挑并非横向贯通，能在满足受力要求的前提下，有效降低材料用量，减少索塔锚梁自重；索塔锚梁中间设有横隔板，间距应在2000mm—3000mm范围内，本例取2450mm；底板(5)开设有圆形孔，以防止施工过程积水；索塔锚梁中间位置等间距布置有HRB400钢筋(13)，钢筋直径取d＝20mm。

参看图2所示，锚梁锚固端(1)内部设有锚梁预埋管(12)，材质为Q355D钢材，直径d＝300mm，壁厚t＝20mm，为提高预埋管与UHPC材料的结合性能，预埋管四周设有剪力钉(7)。

继续参看图1所示，锚梁主体构造支撑于索塔牛腿(10)上方，索塔与索塔牛腿采用C50钢筋混凝土结构，索塔内设有与锚梁预埋管(12)相接的索塔预埋管(11)，材质为Q355D钢材，直径d＝300mm，壁厚t＝20mm，锚梁主体与索塔牛腿二者之间设有钢垫板(9)密贴，钢板厚度t＝50mm，其中伸入UHPC锚梁10mm，外露40mm。

在其他实施例中，本实用新型的一种基于UHPC的索塔锚梁结构的制作方法包括以下步骤：

S1、设计一种一种基于UHPC的索塔锚梁结构的结构形式，确定UHPC壁板所需的尺寸及材料用量，主体采用U形断面，锚梁外轮廓宽60cm，高60cm，UHPC材料，抗压强度取150MPa，抗拉强度取10MPa，锚垫板(6)厚度取t＝60mm，钢垫板(9)厚度取t＝50mm，索塔预埋管(11)及锚梁预埋管(12)，材质为Q355D钢材，直径d＝300mm，壁厚t＝20mm；

S2、工厂预制由锚梁锚固端(1)、顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)、底板(5)组成的索塔锚梁主体，其中锚梁锚固端(1)内预制有锚梁预埋管(12)及四周剪力钉(7)，规格为20×90mm，其间距满足规范要求，在板内预埋HRB400钢筋(13)，钢筋直径取d＝20mm，其间距取10cm，保护层厚度取40mm，在底板(5)预留有直径为d＝30mm的圆形孔；

S3、对浇筑的超高性能混凝土(UHPC)进行高温蒸汽养护或者自然养护；

S4、待养护达到要求后，拆模，在锚梁锚固端(1)顶部相应位置安装锚垫板(8)，完成所述一种索塔新型UHPC锚梁主体构造的制作。

另外，索塔(8)、索塔牛腿(10)均为普通钢筋混凝土结构，索塔内设有与锚梁预埋管(12)相接的索塔预埋管(11)，索塔锚梁施工时，焊接锚梁锚固端(1)与索塔牛腿(10)之间的钢垫板(9)(钢垫板伸入UHPC锚梁10mm，外露40mm)，一侧焊接与索塔牛腿(10)固定，另一侧采用滑动措施(不锈钢板或涂增强滑动材料)，施工完成后进行焊接固定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，包括锚梁主体和索塔(8)，所述锚梁主体采用UHPC材料浇筑制成，所述锚梁主体包括两端的梁锚固端(1)、所述梁锚固端(1)与索塔(8)连接，所述锚梁主体中端采用U型断面，所述U型断面包括顶板(2)、腹板(3)、横隔板(4)和底板(5)，所述顶板(2)分别设置于两侧腹板(3)的顶端并向外延伸，所述底板(5)连接两侧腹板(3)的底端，所述横隔板设置于两侧腹板(3)的中端。

2.如权利要求1所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，所述底板开设有用以排出积水的圆形孔，所述U型断面中的顶板(2)、腹板(3)和底板(5)均设有等间距布置的HRB400钢筋(13)。

3.如权利要求1所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，锚梁锚固端(1)采用实体段用以局部承压，所述锚梁锚固端(1)预制有对应斜拉索的倾斜角度，所述锚梁锚固端(1)顶部设有锚垫板(6)。

4.如权利要求3所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，所述锚梁锚固端(1)内部设有锚梁预埋管(12)，所述锚梁预埋管(12)四周连接有剪力钉(7)。

5.如权利要求4所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，所述索塔(8)内部设有与所述锚梁预埋管(12)项连接的索塔预埋管(11)。

6.如权利要求5所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，所述索塔(8)内侧还设有索塔牛腿(10)，所述索塔牛腿(10)与梁锚固端(1)连接以支撑锚梁主体，所述索塔牛腿(10)与索塔(8)均钢筋混凝土结构。

7.如权利要求6所述的一种基于UHPC的索塔锚梁结构，其特征在于，

所述索塔牛腿(10)与梁锚固端(1)之间还设置有钢垫板(9)，所述钢垫板(9)部分进入梁锚固端(1)以连接固定。