一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，包括主纜錨固梁段、邊錨箱和加勁梁箱體，其中，邊錨箱包括錨下支撐鋼板、側(cè)板、頂板和底板，以及由上述板構(gòu)成的錨固室；且在所述錨固室中設有一傾斜設置且使主纜入射角減小到15.2°的鑄鋼錨碇；錨固板的錨固面整體銑平，且在錨固板錨頭處設有調(diào)整索股角度的鋼墊塊；邊錨箱和加勁梁箱體的隔板和頂板對應位置均開設供索股穿過的孔洞；所述散索套位于主纜邊錨箱或加勁梁箱體的內(nèi)部腔室中。本實用新型是通過使用內(nèi)懸式散索套減小了入射角，從而降低壓重數(shù)量和改善了主纜擴散傳力，又通過錨固面向后懸出梁體來縮短錨固區(qū)長度，從而改善主纜和吊桿受力。
【專利說明】一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自錨式懸索橋【技術領域】，具體地說是一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造。
【背景技術】
[0002]自錨式懸索橋是懸索橋的一個特殊形式，同一般的懸索橋相比，它不需要體積龐大的錨錠，而把主纜錨固于加勁梁的兩端。梁上的錨固構(gòu)造是將主纜的局部集中力安全、均勻地傳遞到加勁梁全斷面的重要構(gòu)造，其設計也是自錨式懸索橋設計構(gòu)思的重中之重，甚至一定程度上決定了總體設計布局。尤其是大跨度自錨式懸索橋，主纜拉力大，錨固構(gòu)造復雜，錨下應力分布難以準確把握。主纜錨固構(gòu)造應綜合考慮結(jié)構(gòu)受力、錨固構(gòu)造、施工工藝等要求，使其達到傳力可靠、安全耐久、易于維護等基本要求。
[0003]據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)外已建成幾十座自錨式懸索橋，絕大多數(shù)橋梁設置了錨跨，代表橋梁有長沙三汊磯湘江大橋、佛山平勝大橋、廣州獵徳大橋、福州鼓山大橋、青島海灣大沽河航道橋等，僅有日本此花大橋、韓國永宗大橋、寧波慶豐橋和杭州江東橋等少數(shù)橋未設置錨跨。其中日本此花大橋和韓國永宗大橋未找到其主纜錨固構(gòu)造的相關資料，寧波慶豐橋采用了混凝土錨固方式，利用大體積混凝土的自重來平衡主纜上拔力；杭州江東橋采用了鋼結(jié)構(gòu)錨固，主纜在邊跨未設置吊桿，呈直線狀，與水平面夾角37°，主纜在錨固區(qū)設置散索鞍進行散索，散索后主纜中心線與水平面夾角42°。
[0004]寧波慶豐橋的混凝土錨固方式存在體量大，景觀效果差，同時錨下應力相當復雜，混凝土結(jié)構(gòu)存在開裂問題，影響結(jié)構(gòu)耐久性；杭州江東橋的鋼結(jié)構(gòu)錨固由于主纜的入射角度大，其主纜力的豎向分力也很大，因此需要在主纜錨固區(qū)施加大量壓重來平衡。
[0005]本實用新型針對上述問題旨在有效降低壓重數(shù)量，并不影響主纜和吊桿的合理受力。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，通過減小主纜入射角，降低主纜上拔力，并減小壓重數(shù)量，從整體上優(yōu)化錨固構(gòu)造。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是:一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，包括主纜錨固梁段、邊錨箱和加勁梁箱體，主纜錨固梁段的兩側(cè)或中央為錨固區(qū)，且沿橫向分為三部分，中間為梁體，與標準段加勁梁箱體貫通，同時提供錨固區(qū)的橫向受力和壓重，兩側(cè)為邊錨箱，邊錨箱同加勁梁箱體連為一體，并向副橋側(cè)突出；且在所述主纜錨固梁段中設有壓重區(qū)；
[0008]其特征在于，
[0009]所述邊錨箱包括錨下支撐鋼板、側(cè)板、頂板和底板，以及由上述板構(gòu)成的錨固室；且在所述錨固室中設有一傾斜設置且使主纜入射角減小到15.2°的鑄鋼錨碇；
[0010]所述鑄鋼錨碇采用鑄焊結(jié)合結(jié)構(gòu)，錨固端面900 mm長度范圍內(nèi)的錨固板、支撐鋼板和傳力鋼板分別采用ZG275-485H鑄鋼鑄造成型，且錨固板與其后的支承鋼板和傳力鋼板之間采用坡口熔透對接焊連接；
[0011]所述錨固板的錨固面整體銑平，且在錨固板錨頭處設有調(diào)整索股角度的鋼墊塊；所述邊錨箱和加勁梁箱體的隔板和頂板對應位置均開設供索股穿過的孔洞；
[0012]所述加勁梁箱體與邊錨箱對接，且所述錨固板的錨固面向后懸出主纜錨固梁段；
[0013]主纜經(jīng)散索套發(fā)散成若干個索股后直接錨固在鑄鋼錨碇的錨固板端板上，且所述散索套位于主纜邊錨箱或加勁梁箱體的內(nèi)部腔室中。
[0014]進一步地，三十七個所述錨頭在錨固板端板錨固面上按近似六邊形排列。
[0015]進一步地,錨固中心距支座中心線6.5 m,距橋梁中心線18 m。
[0016]進一步地，錨固板位于鋼錨碇端部，厚100 mm ;根據(jù)索股排列方式在錨固板下面設置加勁板，為方便鋼錨碇鑄造加工，確保鑄造質(zhì)量，加勁板厚度自根部至自由端由60 mm漸變到40 mm ;加勁板間距450 mm,高600 mm。
[0017]進一步地，支撐鋼板長2000 mm，間距1050 mm，呈井字形結(jié)構(gòu)，為端板提供支撐。
[0018]進一步地，傳力鋼板由內(nèi)外側(cè)腹板和上、下兩道斜鋼板構(gòu)成，從鋼錨碇端部延伸到梁體內(nèi)部，是錨固力傳遞的主體結(jié)構(gòu)，厚度由70_漸變至50 _。
[0019]進一步地，所述所述主纜錨固梁段中的壓重區(qū)采用雙層構(gòu)造進行壓重。
[0020]本實用新型的關鍵點是通過使用內(nèi)懸式散索套減小了入射角，從而降低壓重數(shù)量和改善了主纜擴散傳力，又通過錨固面向后懸出梁體來縮短錨固區(qū)長度，從而改善主纜和吊桿受力。因此采用內(nèi)懸式散索套、外懸式錨固面的組合使用來達到了上述的目的。
[0021]本實用新型的有益效果是:
[0022]1.采用了鋼結(jié)構(gòu)錨固形式，外形簡潔美觀，避免了混凝土錨固塊開裂的問題；
[0023]2.主纜采用散索套散索，使主纜入射角減小到15.2°，大大降低了主纜上拔力，從而減小壓重數(shù)量；
[0024]3.散索套懸于錨固梁內(nèi)，減小了錨固梁頂面的開孔尺寸，可以使主纜力擴散到鋼梁全斷面的途徑更為順暢；
[0025]4.錨固段采用雙層構(gòu)造進行壓重，大大縮短了壓重區(qū)長度，可改善主纜線形和吊桿受力；
[0026]5.由于主纜入射角小，因此錨固區(qū)水平長度較長，通過錨固面向后懸出梁體，可有效縮短錨固區(qū)長度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本實用性的平面示意圖。
[0028]圖2為散索方案一的示意圖。
[0029]圖3為散索方案二的示意圖。
[0030]圖4為散索方案三的示意圖。
[0031]圖5翼型錨固不意之一。
[0032]圖6翼型錨固示意之二。
[0033]圖7為局部立體圖。
[0034]圖8為局部俯視圖。[0035]圖9為圖8的側(cè)視圖。
[0036]圖10為G段俯視圖。
[0037]圖11為H段俯視圖。
[0038]圖12為I段俯視圖。
[0039]圖13為圖9的局部示意圖。
[0040]圖14為鑄鋼錨碇錨固面示意圖。
[0041]圖15為散索套的立面圖。
[0042]圖16為圖15中III — III向視圖。
[0043]圖17為圖15中I — I和II — II向視圖。
[0044]圖中:1梁體，11雙層鋼箱梁，2加勁梁箱體，3邊錨箱，4主纜，5散索套，5’散索鞍，51夾緊區(qū)段，52散開區(qū)段，31鑄鋼錨碇，32錨固室，311錨固板，312支撐鋼板，313傳力鋼板，314加勁板，315錨頭，6孔洞。
【具體實施方式】
[0045]自錨式懸索橋大多設置錨跨，其可以減小梁端轉(zhuǎn)角和平衡主纜錨固區(qū)上拔力，對于無錨跨的自錨式懸索橋，則需要增加額外的壓重，
[0046]主纜錨固梁段一般米用兩側(cè)錨固的錨固區(qū)一般米用圖1、圖7、圖8和圖9所不形式，橫向分為三部分，中間為梁體1，與標準段加勁梁箱體2貫通，同時提供錨固區(qū)的橫向受力和壓重，兩側(cè)為邊錨箱3，負責承擔主纜集中力并傳遞擴散到加勁梁的全斷面。從平面上看，上圖受力模式為雙懸臂形式，主纜力作為作用力，力臂的大小為d。為減小主纜力所產(chǎn)生的彎矩，在作用力不變的情況下，應盡量減少d的大小，即后錨面的尺寸。有兩個措施:一是減少主纜索股的數(shù)量，經(jīng)過優(yōu)化，每根主纜由48股127絲Φ5.0mm減為37股127絲Φ5.3mm ;二是縮短每排錨頭在錨面的間距。錨固面是直接承擔主纜力的部位，一般采用厚鋼板焊接而成格柵構(gòu)造，由于各板件厚度很大，開坡口熔透焊需要較大的操作空間，因此格柵間距在600mm以上，如采用了鑄鋼件可將其間距縮至450mm。因此，本橋采用了鑄鋼件方案，如圖14所示。
[0047]錨固區(qū)梁高的確定，本橋跨徑較大，為保證施工階段和正常運營階段主纜錨固梁段處支座不出現(xiàn)上拔力，單側(cè)壓重重量為27500 kN。較好的壓重布置方式是其重心在支點附近，且長度不宜過長。如按錨固區(qū)滿布1.2m高度的壓重，其縱向長度達30m，影響臨近的吊桿內(nèi)力和主纜線形。因此本橋?qū)㈠^固區(qū)支點附近高度增加至6.5m，采用雙層鋼箱，下層全作為壓重區(qū)，而上層鋼箱的底部壓重，縱向長度減為12.Sm,保證了壓重的效力。
[0048]為了與中間梁體外形一致，同時也是主纜錨固的需要，邊錨箱梁高也取為6.5m。
[0049]主纜4在梁端經(jīng)發(fā)散后，進入主纜錨固區(qū)，分散錨固在相應的錨固構(gòu)造上，目前常用的有散索鞍和散索套兩種方式。
[0050]散索鞍設置于錨錠前段的散索鞍支墩上，通過各個鞍槽將主纜索股在豎直方向和水平方向散開，引入各個錨固點。散索套功能上類似散索鞍，但在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上更類似于懸索橋的索夾，它總體上分為兩個功能區(qū)，其小端區(qū)域應設為夾緊區(qū)段51，以提供足夠的夾緊力和抗滑摩阻力；夾緊區(qū)段的軸向下方為散開區(qū)段52，其作用是約束主纜索股的散開方向，并將各個索股平順的引入各自的錨固點。[0051]根據(jù)本橋的特點，擬定了三種散索方案進行比選:
[0052]方案一:散索套設于邊錨箱內(nèi)部:
[0053]把散索套5置于邊錨箱3內(nèi)部，錨箱頂面設開孔，主纜從開孔處進入錨箱體，然后散索，散索套不設轉(zhuǎn)角，懸于錨箱體內(nèi)部。(見圖2)
[0054]方案二:散索套設于邊錨箱之上:
[0055]把散索套5置于邊錨箱3之上，錨箱頂面設開孔，主纜散索后從開孔處進入錨箱體，然后散索，散索套不設轉(zhuǎn)角，懸于錨箱體外部。(見圖3)
[0056]方案三:散索鞍5’設于邊錨箱之上:
[0057]把散索鞍置于錨箱之上，錨箱頂面設開孔，主纜在散索鞍處轉(zhuǎn)一定角度并散索后從開孔處進入錨箱體。(見圖4)
[0058]如前所述，散索方案一會由于主纜入射角過小而導致主纜錨固區(qū)長度過長，外側(cè)首根吊桿與支座的距離較大而導致其吊桿力增大，為解決該問題，本橋提出了如下改進措施:
[0059]如圖5和圖6所示，原方案中梁端距主纜4與邊錨箱3頂面交點的距離為L，如將錨固面相對于梁體向后外懸出LI的距離，則梁端距主纜與錨箱頂面交點的距離為L2，L2=L-L1,因此L2會顯著減小。由于錨固區(qū)長度與L、L2有正相關性，因此錨固區(qū)長度亦會減小，由此解決了錨固區(qū)過長的問題。最終錨固區(qū)的立面圖及三維立體圖見圖9和圖7。
[0060]由于該錨固區(qū)的外形類似于飛鳥的翅膀，因此該錨固型式定名為“翼”型錨固體系O
[0061]主纜錨固段構(gòu)造設計，主纜錨固梁段長25840 mm，分為G段(9145 mm)、H段(7500mm)、I段(9195 mm)三個施工梁段，梁高分別為3.5 m、3.5?6.5 m、6.5 m，鋼箱梁采用Q34?鋼。主纜4錨固段受力集中、構(gòu)造復雜，包括兩側(cè)主纜邊錨箱和加勁梁箱體。邊錨箱3主要由鑄鋼錨碇31、錨下支撐鋼板、側(cè)板、頂板、底板等構(gòu)件組成。加勁梁箱體主要構(gòu)件有頂板、底板、縱隔板、橫隔板等。主纜錨固段結(jié)構(gòu)示意見圖8至圖12。
[0062]其中，錨固室32位于主橋兩側(cè)錨固箱內(nèi)，同加勁梁箱體2連為一體，并向副(引)橋側(cè)突出，錨固中心距支座中心線6.5 m，距橋梁中心線18 m，邊跨兩根主纜4經(jīng)散索套發(fā)散成37個索股后直接錨固在鑄鋼錨碇31上，錨頭315在錨固面上按近似六邊形排列，錨固中心間距450 mm。鑄鋼錨碇31主要由錨固板311、支撐鋼板312和傳力鋼板313三部分組成。錨固板311位于鋼錨碇端部，厚100 mm ;根據(jù)索股排列方式在錨固板下面設置加勁板314，為方便鋼錨碇鑄造加工，確保鑄造質(zhì)量，加勁板314厚度由60 mm (根部)漸變到40 mm (自由端)；加勁板314間距450 mm,高600 mm。支撐鋼板312長2000 mm,間距1050 mm,呈井字形結(jié)構(gòu)，為端板提供支撐。傳力鋼板313由內(nèi)外側(cè)腹板和上、下兩道斜鋼板構(gòu)成，從鋼錨碇端部延伸到梁體內(nèi)部，是錨固力傳遞的主體結(jié)構(gòu)，厚度由70mm漸變至50 mm。
[0063]鑄鋼錨碇采用鑄焊結(jié)合結(jié)構(gòu)，錨固端面900 mm長度范圍內(nèi)的錨固板311、錨下支撐鋼板312和傳力鋼板313采用整體鑄造，鑄鋼件重量約260 kN ;鑄鋼件采用ZG275-485H鑄鋼(參照GB7659-87〈焊接結(jié)構(gòu)用碳素鋼鑄件 > 中的ZG275-485H)，與其后的支承鋼板和傳力鋼板之間采用坡口熔透對接焊連接。端板錨固面要求進行整體銑平處理，索股錨頭通過鋼墊塊調(diào)整角度。主纜錨箱的頂板和隔板均開設孔洞6供索股穿過。
[0064]壓重設計，為保證施工階段和正常運營階段主纜錨固梁段處支座不出現(xiàn)上拔力，在主纜錨固梁段加勁梁箱體端部采用雙層鋼箱梁11施加壓重，單側(cè)壓重重量為27500 kN,全橋壓重總重量為55000 kN。壓重分2次施加，各施加50%壓重。
[0065]現(xiàn)澆混凝土壓重位置示意見圖8中陰影部分。雙層鋼箱梁11中的下層壓重混凝土長度為10.810 m，上層壓重混凝土長度為12.810 m，為避免壓重區(qū)與非壓重區(qū)的箱梁底板剛度變化過大，上層壓重采用兩級厚度，靠近端部的8.810 m梁段壓重混凝土高度為1.2m，其余4 m梁段壓重混凝土高度為0.5 m,壓重混凝土采用現(xiàn)澆C40微膨脹混凝土，容重為25 kN/ m3 ;為加強現(xiàn)澆混凝土與箱體鋼板的連接，在鋼板上布置Φ 22 X 200圓柱頭焊釘(焊釘在鋼結(jié)構(gòu)制作加工廠內(nèi)焊接完成)，并在焊釘與焊釘之間或焊釘與鋼板之間焊接鋼筋網(wǎng)。
[0066]除說明書所述的技術特征外，均為本專業(yè)技術人員的已知技術。
【權利要求】
1.一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，包括主纜錨固梁段、邊錨箱和加勁梁箱體，主纜錨固梁段的兩側(cè)或中央為錨固區(qū)，且沿橫向分為三部分，中間為梁體，與標準段加勁梁箱體貫通，同時提供錨固區(qū)的橫向受力和壓重，兩側(cè)為邊錨箱，邊錨箱同加勁梁箱體連為一體，并向副橋側(cè)突出；且在所述主纜錨固梁段中設有壓重區(qū)；其特征在于， 所述邊錨箱包括錨下支撐鋼板、側(cè)板、頂板和底板，以及由上述板構(gòu)成的錨固室；且在所述錨固室中設有一傾斜設置且使主纜入射角減小到15.2°的鑄鋼錨碇； 所述鑄鋼錨碇采用鑄焊結(jié)合結(jié)構(gòu)，錨固端面900 mm長度范圍內(nèi)的錨固板、支撐鋼板和傳力鋼板分別采用ZG275-485H鑄鋼鑄造成型，且錨固板與其后的支承鋼板和傳力鋼板之間采用坡口熔透對接焊連接； 所述錨固板的錨固面整體銑平，且在錨固板錨頭處設有調(diào)整索股角度的鋼墊塊；所述邊錨箱和加勁梁箱體的隔板和頂板對應位置均開設供索股穿過的孔洞； 所述加勁梁箱體與邊錨箱對接，且所述錨固板的錨固面向后懸出主纜錨固梁段； 主纜經(jīng)散索套發(fā)散成若干個索股后直接錨固在鑄鋼錨碇的錨固板端板上，且所述散索套位于主纜邊錨箱或加勁梁箱體的內(nèi)部腔室中。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，三十七個錨頭在錨固板端板錨固面上按近似六邊形排列。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，主纜錨固中心距離支座中心線6.5 m，距橋梁中心線18 m。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，所述錨固板位于鋼錨碇端部，厚100 mm;在錨固板下面設置加勁板，且加勁板厚度自根部至自由端由60 mm漸變到40 mm ;加勁板間距450 mm,高600 mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，所述支撐鋼板長2000 mm，間距1050 mm，呈井字形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，所述傳力鋼板由內(nèi)、外側(cè)腹板和上、下兩道斜鋼板構(gòu)成，且從鋼錨碇端部延伸到梁體內(nèi)部，厚度由70mm漸變至50 mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于無錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，其特征是，所述主纜錨固梁段中的壓重區(qū)采用雙層構(gòu)造。
【文檔編號】E01D19/14GK203668827SQ201420021202
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2014年1月14日
【發(fā)明者】李懷峰, 王宏博, 王志英, 徐召, 陳國紅, 白光耀, 劉 文, 丁毅, 徐常澤 申請人:山東省交通規(guī)劃設計院