一種適用于無(wú)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(wú)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(shè)有一傾斜設(shè)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(shè)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(duì)應(yīng)位置均開設(shè)供索股穿過(guò)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(shí)用新型是通過(guò)使用內(nèi)懸式散索套減小了入射角，從而降低壓重?cái)?shù)量和改善了主纜擴(kuò)散傳力，又通過(guò)錨固面向后懸出梁體來(lái)縮短錨固區(qū)長(zhǎng)度，從而改善主纜和吊桿受力。
【專利說(shuō)明】一種適用于無(wú)錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自錨式懸索橋【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種適用于無(wú)錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]自錨式懸索橋是懸索橋的一個(gè)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(shè)計(jì)也是自錨式懸索橋設(shè)計(jì)構(gòu)思的重中之重，甚至一定程度上決定了總體設(shè)計(jì)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(fù)雜，錨下應(yīng)力分布難以準(zhǔn)確把握。主纜錨固構(gòu)造應(yīng)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(dá)到傳力可靠、安全耐久、易于維護(hù)等基本要求。
[0003]據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)外已建成幾十座自錨式懸索橋，絕大多數(shù)橋梁設(shè)置了錨跨，代表橋梁有長(zhǎng)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(guó)永宗大橋、寧波慶豐橋和杭州江東橋等少數(shù)橋未設(shè)置錨跨。其中日本此花大橋和韓國(guó)永宗大橋未找到其主纜錨固構(gòu)造的相關(guān)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(lái)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(shè)置吊桿，呈直線狀，與水平面夾角37°，主纜在錨固區(qū)設(shè)置散索鞍進(jìn)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(shí)錨下應(yīng)力相當(dāng)復(fù)雜，混凝土結(jié)構(gòu)存在開裂問(wèn)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(lái)平衡。
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)上述問(wèn)題旨在有效降低壓重?cái)?shù)量，并不影響主纜和吊桿的合理受力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于無(wú)錨跨自錨式懸索橋的外懸式主纜錨固構(gòu)造，通過(guò)減小主纜入射角，降低主纜上拔力，并減小壓重?cái)?shù)量，從整體上優(yōu)化錨固構(gòu)造。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種適用于無(wú)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(biāo)準(zhǔn)段加勁梁箱體貫通，同時(shí)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(shè)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(shè)有一傾斜設(shè)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(zhǎng)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(duì)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(shè)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(duì)應(yīng)位置均開設(shè)供索股穿過(guò)的孔洞；
[0012]所述加勁梁箱體與邊錨箱對(duì)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(gè)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(jìn)一步地，三十七個(gè)所述錨頭在錨固板端板錨固面上按近似六邊形排列。
[0015]進(jìn)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(jìn)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(shè)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(jìn)一步地，支撐鋼板長(zhǎng)2000 mm，間距1050 mm，呈井字形結(jié)構(gòu)，為端板提供支撐。
[0018]進(jìn)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(jìn)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(jìn)行壓重。
[0020]本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)是通過(guò)使用內(nèi)懸式散索套減小了入射角，從而降低壓重?cái)?shù)量和改善了主纜擴(kuò)散傳力，又通過(guò)錨固面向后懸出梁體來(lái)縮短錨固區(qū)長(zhǎng)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(lái)達(dá)到了上述的目的。
[0021]本實(shí)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(jiǎn)潔美觀，避免了混凝土錨固塊開裂的問(wèn)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?cái)?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(kuò)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(jìn)行壓重，大大縮短了壓重區(qū)長(zhǎng)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(zhǎng)度較長(zhǎng)，通過(guò)錨固面向后懸出梁體，可有效縮短錨固區(qū)長(zhǎng)度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)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(shí)施方式】
[0045]自錨式懸索橋大多設(shè)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(duì)于無(wú)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(biāo)準(zhǔn)段加勁梁箱體2貫通，同時(shí)提供錨固區(qū)的橫向受力和壓重，兩側(cè)為邊錨箱3，負(fù)責(zé)承擔(dān)主纜集中力并傳遞擴(kuò)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(yīng)盡量減少d的大小，即后錨面的尺寸。有兩個(gè)措施:一是減少主纜索股的數(shù)量，經(jīng)過(guò)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(dān)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(yùn)營(yíng)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(diǎn)附近，且長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。如按錨固區(qū)滿布1.2m高度的壓重，其縱向長(zhǎng)度達(dá)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(diǎn)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(zhǎng)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(shí)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(jìn)入主纜錨固區(qū)，分散錨固在相應(yīng)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(shè)置于錨錠前段的散索鞍支墩上，通過(guò)各個(gè)鞍槽將主纜索股在豎直方向和水平方向散開，引入各個(gè)錨固點(diǎn)。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(gè)功能區(qū)，其小端區(qū)域應(yīng)設(shè)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(gè)索股平順的引入各自的錨固點(diǎn)。[0051]根據(jù)本橋的特點(diǎn)，擬定了三種散索方案進(jìn)行比選:
[0052]方案一:散索套設(shè)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(shè)開孔，主纜從開孔處進(jìn)入錨箱體，然后散索，散索套不設(shè)轉(zhuǎn)角，懸于錨箱體內(nèi)部。(見圖2)
[0054]方案二:散索套設(shè)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(shè)開孔，主纜散索后從開孔處進(jìn)入錨箱體，然后散索，散索套不設(shè)轉(zhuǎn)角，懸于錨箱體外部。(見圖3)
[0056]方案三:散索鞍5’設(shè)于邊錨箱之上:
[0057]把散索鞍置于錨箱之上，錨箱頂面設(shè)開孔，主纜在散索鞍處轉(zhuǎn)一定角度并散索后從開孔處進(jìn)入錨箱體。(見圖4)
[0058]如前所述，散索方案一會(huì)由于主纜入射角過(guò)小而導(dǎo)致主纜錨固區(qū)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，外側(cè)首根吊桿與支座的距離較大而導(dǎo)致其吊桿力增大，為解決該問(wèn)題，本橋提出了如下改進(jìn)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(diǎn)的距離為L(zhǎng)，如將錨固面相對(duì)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(diǎn)的距離為L(zhǎng)2，L2=L-L1,因此L2會(huì)顯著減小。由于錨固區(qū)長(zhǎng)度與L、L2有正相關(guān)性，因此錨固區(qū)長(zhǎng)度亦會(huì)減小，由此解決了錨固區(qū)過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)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(shè)計(jì)，主纜錨固梁段長(zhǎng)25840 mm，分為G段(9145 mm)、H段(7500mm)、I段(9195 mm)三個(gè)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(fù)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(gè)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(shè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)接焊連接。端板錨固面要求進(jìn)行整體銑平處理，索股錨頭通過(guò)鋼墊塊調(diào)整角度。主纜錨箱的頂板和隔板均開設(shè)孔洞6供索股穿過(guò)。
[0064]壓重設(shè)計(jì)，為保證施工階段和正常運(yùn)營(yíng)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(zhǎng)度為10.810 m，上層壓重混凝土長(zhǎng)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(guò)大，上層壓重采用兩級(jí)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(qiáng)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(shuō)明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于無(wú)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(biāo)準(zhǔn)段加勁梁箱體貫通，同時(shí)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(shè)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(shè)有一傾斜設(shè)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(zhǎng)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(duì)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(shè)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(duì)應(yīng)位置均開設(shè)供索股穿過(guò)的孔洞； 所述加勁梁箱體與邊錨箱對(duì)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(gè)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(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(gè)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(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(shè)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(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(zhǎng)2000 mm，間距1050 mm，呈井字形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(quán)利要求1所述的一種適用于無(wú)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(hào)】E01D19/14GK203668827SQ201420021202
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】李懷峰, 王宏博, 王志英, 徐召, 陳國(guó)紅, 白光耀, 劉 文, 丁毅, 徐常澤 申請(qǐng)人:山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院