CN111287085A - 新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，用于在索塔锚固区锚固斜拉桥上的斜拉索；该新型钢混组合形式的索塔锚固结构具有多个索塔锚固结构节段，索塔锚固结构节段包括：钢箱，其具有一中央腔室和多个纵桥向对称分布在中央腔室两侧的侧腔室；至少一组斜拉索锚固组件，该组斜拉索锚固组件连接中央腔室纵桥向相对的两第一侧壁；每组斜拉索锚固组件在中央腔室中对称且空间交叉分布，且包括至少四个倾斜设置的斜拉索锚固组件；混凝土，其灌注于斜拉索锚固组件外的的中央腔室中。本发明利用了钢箱中央腔室对混凝土的“套箍效应”，索塔锚固区的承载能力明显提高。本发明还提供了该钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的施工方法。

Description

新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体涉及一种新型钢混组合形式 的斜拉索索塔锚固结构及其施工方法。

背景技术

随着道路交通的快速发展，对于大跨度、更大跨度的桥梁需求不 断增加，斜拉桥作为大跨度桥梁的一个重要桥型，其重要受力结构索 塔锚固区也备受关注。索塔锚固区是将斜拉索的局部集中力均匀传递 到索塔下的结构。

目前来说，斜拉桥索塔锚固结构多主要采用混凝土箱形结构，拉 索的锚固方式一般有环向预应力结构(纵横向预应力结构)、钢锚梁 和钢锚箱三种结构形式，这三种锚固方式都需在索塔锚固结构设置环 向预应力或纵横向预应力，以平衡塔壁上的拉应力。其中钢锚箱可视 为钢混组合索塔结构，其外侧环设混凝土，这种锚固构造的预应力损 失较大，同时，对于大跨度斜拉桥来说，像这类的钢锚梁、钢锚箱索 塔中混凝土箱型索塔自重较大，其结构自身引起的索塔应力也会较 大，且增加基础设施的设计施工难度。对于大跨度的斜拉桥索塔设计 施工来说，其施工工序均为现场高空作业，其施工难度可见一斑。

若斜拉桥索塔锚固结构采用全钢结构，其能够满足大跨度斜拉桥 索塔的刚度、复杂受力、造型独特的要求，但是，全钢结构的索塔的 造价高、安装难度高。

因此，设计出一种施工工序相对简单、造价经济的能够满足大跨 度斜拉桥的索塔锚固结构是本发明所要解决的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种新型钢 混组合形式的斜拉索索塔锚固结构和施工方法，其利用了钢箱的中央 腔室对混凝土的“套箍效应”，索塔锚固结构的承载能力明显提高， 使得本发明中的索塔锚固结构更能够适用于大跨度的斜拉桥，且安装 施工便利。

为达到以上目的，第一方面，本发明实施例提供了一种新型钢混 组合形式的斜拉索索塔锚固结构，用于斜拉索在斜拉桥桥塔上的锚 固；所述新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构具有多个索塔锚固 结构节段，所述索塔锚固结构节段包括：

钢箱，其具有一中央腔室和多个纵桥向对称分布在所述中央腔室 两侧的侧腔室；

至少一组斜拉索锚固组件，连接于所述中央腔室纵桥向相对的两 第一侧壁；每组所述斜拉索锚固组件在所述中央腔室中对称且空间交 叉分布，且包括至少四个倾斜设置的斜拉索锚固组件；所述第一侧壁 与所述斜拉索锚固组件的连接处开设第一孔洞，且所述侧腔室纵桥向 的第二侧壁上对应开设有可供所述斜拉索穿过的第二孔洞；

混凝土，其灌注于所述斜拉索锚固组件外的所述中央腔室中。

在上述技术方案的基础上，所述中央腔室的两侧均设有两个并排 的侧腔室，且所述侧腔室与所述中央腔室构成单箱五室的整体结构。

在上述技术方案的基础上，所述中央腔室内侧设置有剪力键，所 述中央腔室与所述混凝土之间通过剪力键相连。

在上述技术方案的基础上，所述斜拉索锚固组件具有若干组，若 干组所述斜拉索锚固组件竖桥向上下分布。

在上述技术方案的基础上，所述斜拉索锚固组件包括：

倾斜设置的空间套筒，其倾斜角度和所述斜拉索的倾斜角度一 致，且所述空间套筒的两端分别连接所述中央腔室纵桥向相对的两个 第一侧壁；

锚固座，其位于所述空间套筒的顶部，且固设在所述第一侧壁外。

在上述技术方案的基础上，所述侧腔室包括多个竖向分布的横隔 板，每个所述横隔板均水平设置；所述横隔板上开设有可供人员通过 的大通孔。

在上述技术方案的基础上，多个所述索塔锚固结构节段在竖桥向 首尾相接。

第二方面，本发明实施例提供了一种如上述的新型钢混组合形式 的斜拉索索塔锚固结构的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1：在工厂加工制造多个钢箱，每个钢箱的中央腔室上安装 至少一组斜拉索锚固组件，所述中央腔室内侧的剪力键同钢箱在工厂 一起加工制造；

步骤2：工地施工时，首先固定安装一个钢箱；

步骤3：向已经固定安装的所述钢箱的中央腔室中灌注混凝土， 待混凝土凝固，完成第一个索塔锚固结构节段的施工；

步骤4：重复步骤2～步骤3，在固定安装的所述钢箱的上方依次 对接余下的钢箱直至所有索塔锚固结构节段施工完成。

在上述技术方案的基础上，所述施工方法还包括：

步骤5：将所述斜拉索穿设在所述第一孔洞、第二孔洞中，并锚 固连接在所述斜拉索锚固组件上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构， 具有多个节段，每个节段中的混凝土位于钢箱的中央腔室中，充分利 用钢和混凝土材料的力学特性，不平衡力产生的弯矩在索塔缘产生拉 应力，所述钢箱承担这部分拉应力，中央腔室中的混凝土主要受压， 且钢箱的中央腔室对混凝土具有“套箍效应”，相对提高了混凝土承 载力；同时，空间交叉且对称设计的斜拉索锚固组件在锚固斜拉索后， 一方面，能够有效平衡水平方向的力，其竖直方向的力随混凝土传至 基础结构，另一方面，充分利用了混凝土的受压特性，可不用在索塔 内进行预应力张拉，使得本申请中的钢混组合形式的索塔锚固结构更 能够适用于大跨度的斜拉桥；且本发明在安装斜拉索时的安装施工也 更为便利。

(2)在本发明中钢混组合形式的索塔锚固结构可在竖向方向上 分节段施工，钢混组合形式的索塔锚固结构的钢箱部分现场安装时可 采用焊接或栓接的方式连接，混凝土部分根据钢箱的分段分别浇注在 钢箱内，无需单独立模，其施工工序简单和节约施工成本，提高了施 工过程中的安全可靠性，具有极大的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例中新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结 构锚固有斜拉索时的水平横截面结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视示意图；

图3为本发明实施例中新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结 构的水平横截面结构示意图；

图4为图3中B-B向的剖视示意图；

图5为图2中C-C向的第一孔洞在中央腔室的第一侧壁上分布 示意图；

图6为图2中D-D向的第一孔洞在中央腔室的第一侧壁上分布 示意图；

图中：1、斜拉索；2、钢箱；21、中央腔室；22、侧腔室；23、 横隔板；230、大通孔；3、斜拉索锚固组件；31、空间套筒；32、锚 固座；4、混凝土；5、剪力键。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细 描述。

实施例

参见图1～2所示，本发明实施例提供一种新型钢混组合形式的斜 拉索索塔锚固结构，用于在索塔锚固区锚固斜拉桥上的斜拉索1，在 本实施例中，所述钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构具有多个索塔 锚固结构节段，所述索塔锚固结构节段包括钢箱2、至少一组斜拉索 锚固组件3、混凝土4；所述钢箱2具有一中央腔室21和多个纵桥向 对称分布在所述中央腔室21两侧的侧腔室22；所述斜拉索锚固组件 3连接所述中央腔室21纵桥向相对的两第一侧壁；每组所述斜拉索 锚固组件3在所述中央腔室21中对称且空间交叉分布，且包括至少 四个倾斜设置的斜拉索锚固组件3，所述四个斜拉索锚固组件3呈辐 射状分别连于斜拉桥的四周上，关于斜拉桥的纵桥向划分为对称的两 部分，且每一部分中的两个斜拉索锚固组件3交叉分布；其中，所述 第一侧壁与所述斜拉索锚固组件3的连接处开设第一孔洞，且所述侧 腔室22纵桥向的第二侧壁上对应开设有可供所述斜拉索1穿过的第 二孔洞；所述混凝土4灌注于所述斜拉索锚固组件3外的所述中央腔 室21中，所述第一孔洞在所述中央腔室21的两个第一侧壁上的分布 情况如图5、6所示。

参见图3～4所示，其中，当斜拉索1交叉锚固在新型钢混组合形 式的斜拉索索塔锚固结构上时，即锚固斜拉索1交叉锚固在索塔锚固 区时，所述斜拉索锚固组件3连接所述钢箱2的中央腔室21相对的 两个第一侧壁，并在所述中央腔室21中横桥向对称且空间交叉分布； 一组所述斜拉索锚固组件3包括四个倾斜设置的斜拉索锚固组件3， 斜拉索锚固组件3的倾斜角度于对应的斜拉索1一致。

本发明实施例的受力原理为：

将斜拉索1均安装在斜拉索锚固组件3上，所有斜拉索1均适配 于所述斜拉索锚固组件3在钢箱2中的布置，其中，索塔锚固结构承 担的斜拉索索力可分解为一竖直方向力和一水平方向力，竖直方向力 通过钢箱2以及中央腔室21中的混凝土4形成的钢混组合结构而向 下传递至基础，水平方向力由钢混组合形式的索塔锚固结构受弯来承 担；因此，不平衡力及其产生的弯矩在钢混组合索塔锚固结构外缘产 生较大拉应力，而钢箱2承担这部分拉应力，充分利用了钢的材料特 性，钢箱2的中央腔室21中的混凝土4主要承受竖向压力，利用了 钢箱2的中央腔室21对混凝土4具有“套箍效应”，索塔锚固区的承 载能力明显提高。

参见图2所示，所述中央腔室21的两侧均设有两个并排的侧腔 室22，且所有侧腔室22与所述中央腔室21构成一个单箱五室的整 体结构。一体成型的钢箱2为能够保证钢混组合形式的索塔锚固结构 的抗弯刚度，增加了钢混组合索塔锚固结构的抗弯承载力。同时，所 述斜拉索锚固组件3的锚固端也位于侧腔室22内，避免了锚固端直 接暴露在空气中，有利于斜拉索锚固组件3的防腐。

具体地，所述中央腔室21内侧设置有剪力键5，所述中央腔室 21与所述混凝土4之间通过剪力键5相连。其中，所述剪力键5为 PBL剪力键、剪力钉中的一种或两种组合；所述剪力键5用于连接混 凝土4和钢箱2，以确保所述钢箱2和混凝土4之间的连接可靠。

具体地，所述斜拉索锚固组件3具有若干组，若干组所述斜拉索 锚固组件3竖桥向上下分布。若干组斜拉索锚固组件3能够使钢混组 合形式的索塔锚固结构用于安装若干斜拉索1。

具体地，所述斜拉索锚固组件3包括空间套筒31和锚固座32； 倾斜设置的空间套筒31，其倾斜角度和所述斜拉索1的倾斜角度一 致，且所述空间套筒31的两端分别连接所述中央腔室21纵桥向相对 的两个第一侧壁；所述锚固座32位于所述空间套筒31的顶部，且固 设在所述第一侧壁外。

所述锚固座32位于所述空间套筒31的顶部，且固设在所述中央 腔室21的第一侧壁外，所述锚固座32横桥向对称分布在所述侧腔室 22内，避免了锚固座32直接暴露在空气中，有利于斜拉索锚固组件 3的防腐。其中，所述空间套筒31可供所述斜拉索1直接穿过，所述斜拉索1锚固在锚固座32上。

进一步地，所述侧腔室22还包括多个竖向分布的横隔板23，每 个所述横隔板23均水平设置；所述横隔板23上开设有可供人员通过 的大通孔230。在本实施例中，所述横隔板23不仅可防止侧腔室22 产生畸变，还可作为斜拉索1张拉或锚固的施工平台；并且，施工人员可利用所述横隔板23上的大通孔230作为上下通行的施工通道， 方便了结构的后期养护和结构检修，且避免了高空作业。

具体地，多个所述索塔锚固结构节段在竖桥向首尾相接。其中， 每个索塔锚固结构节段中的钢箱2的高度根据实际施工中使用的器 械的吊装能力确定，能够将钢混组合形式的索塔锚固结构在施工中的 难度降低。

本发明实施例提供了该新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结 构的施工方法，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1：所述新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的多个钢 箱2在工厂加工制造，每个钢箱的中央腔室21上预安装至少一组斜 拉索锚固组件3，所述中央腔室21内侧的剪力键5同钢箱2在工厂 一起加工制造；

步骤2：工地施工时，首先固定安装一个钢箱2；

步骤3：向已经固定安装的所述钢箱2的中央腔室21中灌注混 凝土4，待混凝土4凝固，完成第一个索塔锚固结构节段的施工；

步骤4：重复步骤2～步骤3，在固定安装的所述钢箱2的上方依 次对接余下的钢箱2直至所有索塔锚固结构节段施工完成；

步骤5：将斜拉索1穿设在第一孔洞、第二孔洞中，并锚固连接 在所述斜拉索锚固组件3上。

在本发明实施例中，新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构中 的钢箱2可分节段加工制造，且每一节段中的钢箱2与斜拉索锚固组 件3在工厂预先焊接完成，避免了高空安装斜拉索锚固组件，提高本 实施例的安全可靠性，在每个钢箱2安装固定后，再将混凝土4灌注 在钢箱2的中央腔室21内，无需单独立模，施工工序简单和节约施 工成本，提高了施工过程中的安全可靠性，具有极大的应用前景。

下面结合一个具体的实施例对所述施工方法进一步解释说明。

本实施例中，斜拉索索塔锚固结构具有第一索塔锚固结构节段和 第二索塔锚固结构节段；

第一索塔锚固结构节段的施工：

首先，将新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的第一个钢箱 2放置在斜拉桥的预设位置并固定，其中，第一个钢箱2中的斜拉索 锚固组件3是预先在工厂安装第一个钢箱上；

其次，在第一钢箱2的中央腔室21内浇注混凝土4并冷凝，完 成第一索塔锚固结构节段的安装施工；

第二索塔锚固结构节段的施工：

首先，将第二个预安装有斜拉索锚固组件3的钢箱2的底部对准 所述第一个钢箱2的顶部放置，并将第二钢箱2和第一个钢箱2焊接 /栓接固设；

其次，在第二钢箱2的中央腔室21内浇注混凝土4并冷凝，完 成第二索塔锚固结构节段的安装施工，即完成钢混组合形式的斜拉索 索塔锚固结构的施工。

在本发明实施例中，新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的 钢箱部分可分节段加工制造，且每个钢箱的高度可根据实际施工中使 用的器械的吊装钢箱的能力确定，混凝土根据钢箱的分段分别浇注在 钢箱的中央腔室内，无需单独立模，其施工工序简单和节约施工成本， 提高了施工过程中的安全可靠性，具有极大的应用前景。

本实施例中新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的安装方 法的具体实施方式中所使用到的结构已在上述钢混组合索塔锚固结 构实施例中已经进行了详细描述，因此不再一一进行赘述。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细 描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，用于斜拉索(1)在斜拉桥桥塔上的锚固；其特征在于，所述新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构具有多个索塔锚固结构节段，所述索塔锚固结构节段包括：

钢箱(2)，其具有一中央腔室(21)和多个纵桥向对称分布在所述中央腔室(21)两侧的侧腔室(22)；

至少一组斜拉索锚固组件(3)，连接于所述中央腔室(21)纵桥向相对的两第一侧壁；每组所述斜拉索锚固组件(3)在所述中央腔室(21)中对称且空间交叉分布，且包括至少四个倾斜设置的斜拉索锚固组件(3)；所述第一侧壁与所述斜拉索锚固组件(3)的连接处开设第一孔洞，且所述侧腔室(22)纵桥向的第二侧壁上对应开设有可供所述斜拉索(1)穿过的第二孔洞；

混凝土(4)，其灌注于所述斜拉索锚固组件(3)外的所述中央腔室(21)中。

2.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，所述中央腔室(21)的两侧均设有两个并排的侧腔室(22)，且所述侧腔室(22)与所述中央腔室(21)构成单箱五室的整体结构。

3.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，所述中央腔室(21)内侧设置有剪力键(5)，所述中央腔室(21)与所述混凝土(4)之间通过剪力键(5)相连。

4.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，所述斜拉索锚固组件(3)具有若干组，若干组所述斜拉索锚固组件(3)竖桥向上下分布。

5.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，所述斜拉索锚固组件(3)包括：

倾斜设置的空间套筒(31)，其倾斜角度和所述斜拉索(1)的倾斜角度一致，且所述空间套筒(31)的两端分别连接所述中央腔室(21)纵桥向相对的两个第一侧壁；

锚固座(32)，其位于所述空间套筒(31)的顶部，且固设在所述第一侧壁外。

6.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，所述侧腔室(22)包括多个竖向分布的横隔板(23)，每个所述横隔板(23)均水平设置；所述横隔板(23)上开设有可供人员通过的大通孔(230)。

7.如权利要求1所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构，其特征在于，多个所述索塔锚固结构节段在竖桥向首尾相接。

8.一种如权利要求1～7任意一项所述的新型钢混组合形式的斜拉索索塔锚固结构的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：

步骤1：在工厂加工制造多个钢箱(2)，每个钢箱(2)的中央腔室(21)上安装至少一组斜拉索锚固组件(3)，所述中央腔室(21)内侧的剪力键(5)同钢箱(2)在工厂一起加工制造；

步骤2：工地施工时，首先固定安装一个钢箱(2)；

步骤3：向已经固定安装的所述钢箱(2)的中央腔室(21)中灌注混凝土(4)，待混凝土(4)凝固，完成第一个索塔锚固结构节段的施工；

步骤4：重复步骤2～步骤3，在固定安装的所述钢箱(2)的上方依次对接余下的钢箱(2)直至所有索塔锚固结构节段施工完成。

9.如权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述施工方法还包括：

步骤5：将所述斜拉索(1)穿设在所述第一孔洞、第二孔洞中，并锚固连接在所述斜拉索锚固组件(3)上。

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