一種無牛腿鋼錨梁的制作方法
【專利摘要】一種無牛腿鋼錨梁，包括端支撐⑴、中間平衡梁⑵和斜拉索錨固頭⑶，端支撐⑴與塔壁⑷通過剪力栓釘⒂或PBL剪力鍵⒃連接，端支撐⑴分別與中間平衡梁⑵的腹板⑸、頂板⑹通過高強螺栓連接；斜拉索錨固頭⑶對稱設置于中間平衡梁⑵腹板⑸兩端內(nèi)側的底板⑺上，斜拉索錨固頭⑶的錨下井字板⑽與中間平衡梁⑵的腹板⑸、頂板⑹和底板⑺相連。其優(yōu)點是：減小了鋼錨梁結構總體高度；當斜拉索張拉時，中間平衡梁將沿著索力方向在連接螺栓孔位上自適應滑移，其水平方向約束得到釋放而產(chǎn)生變形，承擔斜拉索水平分力平衡部分。本發(fā)明既保證了鋼錨梁承擔大部分斜拉索水平分力，又解決了鋼錨梁限高要求，同時減少了鋼材用量，從而提高了鋼錨梁適用范圍。
【專利說明】一種無牛腿鋼錨梁
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁構件設計及制造【技術領域】，具體的說是一種斜拉橋的斜拉索塔端聯(lián)結的鋼錨梁。
[0002]
【背景技術】
[0003]斜拉橋索塔錨固區(qū)是斜拉索與主塔之間傳力的重要結構，其局部應力大、傳力復雜，更對橋塔的耐久性有著較大影響。大跨斜拉橋索塔錨固結構主要有鋼錨箱、鋼錨梁以及環(huán)向預應力三種。鋼錨箱實際上為鋼混組合結構錨固方案，其混凝土塔壁與鋼錨箱在恒載階段便共同受力，一般需設置一定的水平環(huán)向預應力以防止塔壁混凝土開裂。環(huán)向預應力錨固方式于塔壁內(nèi)側設錨固齒塊或槽口，通過錨墊板將斜拉索直接錨固于塔壁之上，斜拉索的水平力與豎向分力完全由塔壁承擔。而鋼錨梁錨固受力比較明確，鋼錨梁支撐于塔柱內(nèi)側的牛腿上(施工期間放松錨梁與牛腿間的水平約束，成橋后錨梁與牛腿固結)，斜拉索的水平力在恒載狀態(tài)主要由鋼錨梁承擔，成橋之后活載產(chǎn)生的拉索水平力由塔壁與鋼錨梁共同承擔，而斜拉索的所有豎向分量則由牛腿完全傳遞至塔壁。
[0004]鋼錨梁在斜拉橋中的應用較為廣泛，國內(nèi)最早是應用于南浦大橋。通常鋼錨梁主要由錨墊板、支撐板、腹板、蓋板、加勁板及牛腿組成。其中牛腿有混凝土牛腿與鋼牛腿兩種，鋼牛腿相對施工方便且耐久性好。在這種鋼錨梁結構體系中，張拉斜拉索時，由于鋼錨梁水平方向約束釋放，可在牛腿上水平滑移，使得鋼錨梁能夠承擔大部分斜拉索水平分力。但是，在鋼錨梁錨固結構中，由于鋼錨梁和牛腿組合高度較高，對于密索體系的斜拉橋來說，其橋塔上豎向索距較小，索塔錨固高度及空間受限，使得傳統(tǒng)鋼錨梁錨固形式適用范圍受到極大地限制。為了減小鋼錨梁結構高度可采取不設置牛腿方式，即鋼錨梁直接與塔壁連接，鋼錨梁水平方向約束不能釋放，這就退化為內(nèi)置式鋼錨箱的一種特殊形式，但其剛度比常規(guī)鋼錨箱小，同時遠小于混凝土塔壁剛度，故分擔的斜拉索水平分力比例相對較小。當為防止塔壁開裂設置一定的水平環(huán)向預應力時，混凝土塔壁剛度增大導致這種鋼錨梁分擔的斜拉索水平分力比例更小，這樣形成一種不可調和矛盾體。因此，有必要設計一種結構高度小、構造合理、經(jīng)濟安全、施工便利、承擔大部分斜拉索水平分力及受力明確的無牛腿鋼錨梁。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是設計一種結構合理、受力明確、經(jīng)濟安全、施工便利、能夠承擔大部分斜拉索水平分力的斜拉索塔端聯(lián)結無牛腿鋼錨梁。
[0007]—種無牛腿鋼錨梁，包括端支撐1、中間平衡梁2和斜拉索錨固頭3，端支撐I與塔壁4通過剪力栓釘15或PBL剪力鍵16 (德文稱為PerfobondLeiste，簡稱PBL剪力鍵)連接，端支撐I分別與中間平衡梁2的腹板5、頂板6通過高強螺栓連接；斜拉索錨固頭3對稱設置于中間平衡梁2腹板5兩端內(nèi)側的底板7上，斜拉索錨固頭3的錨下井字板10與中間平衡梁2的腹板5、頂板6和底板7相連。
[0008]所述端支撐I用于支撐中間平衡梁2，具體包括支撐腹板11、支撐頂板12、加勁板13、壁板14和剪力栓釘15或PBL剪力鍵16，所述壁板14通過剪力栓釘15或PBL剪力鍵16與塔壁4連接，壁板14頂部水平設有支撐頂板12，壁板14和支撐頂板12之間通過支撐腹板11相連，支撐腹板11上設有加勁板13。
[0009]所述中間平衡梁2的截面為開口箱型，包括兩側腹板5、頂板6、底板7和橫隔板8焊接而成。
[0010]所述斜拉索錨固頭3包括錨板9和錨下井字板10，所述錨下井字板10與斜拉索方向平行布置，并與腹板5、頂板6、底板7相連。
[0011]所述端支撐I與中間平衡梁2的腹板5、頂板6之間采用雙連接板17拼接。
[0012]所述端支撐I與中間平衡梁2的腹板5之間的連接螺栓沿斜拉索方向布置。
[0013]所述中間平衡梁2的腹板5或端支撐I的支撐腹板11沿斜拉索方向預留有滑移空隙螺栓孔18。
[0014]本發(fā)明無牛腿鋼錨梁的優(yōu)點是:
1、無牛腿鋼錨梁是由端支撐、中間平衡梁及其斜拉索錨固頭與混凝土塔壁共同構成鋼-混組合體系，無牛腿設置以及斜拉索錨固頭布置在中間平衡梁兩端較底位置減小了鋼錨梁結構總體高度。兩端支撐與中間平衡梁的腹板沿斜拉索方向采用高強螺栓連接，其螺栓孔沿斜拉索方向適量預留空隙，當斜拉索張拉時，中間平衡梁將沿著索力方向在連接螺栓孔位上自適應滑移，其水平方向約束得到釋放而產(chǎn)生變形，這樣承擔斜拉索水平分力平衡部分。這種無牛腿鋼錨梁結構體系布置既可以保證鋼錨梁承擔大部分斜拉索水平分力，又可以解決鋼錨梁限高要求，同時減少了鋼材用量，從而提高了鋼錨梁適用范圍。
[0015]2、由于端支撐與中間平衡梁的腹板連接螺栓沿斜拉索方向布置，能夠自適應張拉索力方向的滑移，其摩阻系數(shù)較小，從而可以減小由摩阻力產(chǎn)生的水平力傳遞到塔壁，提高錨梁承擔斜拉索水平分力比例。
[0016]3、在成橋狀態(tài)時中間平衡梁承擔了斜拉索水平分力平衡部分(即絕大部分斜拉索水平分力)，在運營狀態(tài)時塔壁與鋼錨梁共同承擔活載產(chǎn)生的斜拉索水平分力。兩端支撐與中間平衡梁的腹板連接螺栓主要是承擔斜拉索豎向分力以及小部分不平衡水平分力，而其頂板連接螺栓主要是承擔運營狀態(tài)時活載產(chǎn)生的不平衡水平分力。因此，兩端支撐與中間平衡梁連接構造合理，傳力路徑清晰，整體結構受力明確。
[0017]4、由于無牛腿鋼錨梁用鋼量較少，對起吊設備的要求低，其兩端端支撐與中間平衡梁采用高強螺栓連接，并可以與鋼壁板一起整體吊裝，其安裝精度高，施工便利。
[0018]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明無牛腿鋼錨梁的立面結構示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明無牛腿鋼錨梁的平面結構示意圖。
[0021]圖3為端支撐沿斜拉索方向的俯視圖。
[0022]圖中，I為端支撐，2為中間平衡梁，3為斜拉索錨固頭，4為塔壁，5為腹板，6為頂板，7為底板,8為橫隔板,9為錨板,10為錨下井字板,11為支撐腹板，12為支撐頂板,13為加勁肋，14為壁板，15為剪力栓釘，16為PBL剪力鍵，17為連接板，18為滑移空隙螺栓孔。
[0023]
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖，對本發(fā)明進行進一步說明:如圖1-3所示，一種無牛腿鋼錨梁，包括端支撐1、中間平衡梁2、斜拉索錨固頭3。端支撐I由支撐腹板11、支撐頂板12、加勁板13、壁板14及其剪力鍵組成，端支撐I通過壁板14上的剪力栓釘15或PBL剪力鍵16與混凝土塔壁4連接。中間平衡梁2為開口箱型截面，由兩側腹板5、頂板6、底板7和橫隔板8等鋼板焊接而成。端支撐I的支撐腹板11、支撐頂板12分別與中間平衡梁2的腹板5、頂板6由連接板17及高強螺栓連接。端支撐I的支撐腹板11和中間平衡梁2的腹板5上的螺栓孔均按照斜拉索方向布置，在端支撐I的支撐腹板11或中間平衡梁2的腹板5上設置沿斜拉索方向適量預留滑移空隙螺栓孔18。斜拉索錨固頭3由錨墊板9、錨下井字板10等鋼板焊接而成，并對稱布置在中間平衡梁2的兩端，錨下井字板10與斜拉索方向平行，并與中間平衡梁腹板5、頂板6和底板7焊接。
[0025]所述端支撐I與中間平衡梁2的腹板連接處可根據(jù)受力情況設置多排連接螺栓或設置多道腹板連接。
[0026]為適應兩端支撐受力和布置尺寸要求，所述端支撐I與塔壁4連接處的塔壁內(nèi)側可設置為齒塊或槽口。
[0027]在安裝斜拉索鋼錨梁時，可將端支撐I與中間平衡梁2采用高強螺栓均固結，與鋼壁板一起整體吊裝?？紤]結構安全性和可靠性，在鋼錨梁安裝完畢后，選擇一端端支撐I的支撐腹板11與中間平衡梁2的腹板5高強螺栓連接均擰緊予以固定作為固定端，而另一端支撐I的支撐腹板11與中間平衡梁2的腹板5高強螺栓連接為臨時釋放端，即在張拉對應斜拉索前，可將支撐腹板11側高強螺栓擰緊予以固定，中間平衡梁2的腹板5高強螺栓臨時釋放而不完全固結，其高強螺栓預拉力釋放為O。在全橋斜拉索張拉完成后，將臨時釋放端的所釋放高強螺栓擰緊形成固結連接，同時將兩端端支撐I的支撐頂板12與中間平衡梁的頂板6的高強螺栓擰緊形成固結連接，使得鋼錨梁與塔壁4形成整體受力的鋼-混組合體系。
[0028]本發(fā)明無牛腿鋼錨梁即可適用于平行索面斜拉橋，也可適用于空間索面斜拉橋。
【權利要求】
1.一種無牛腿鋼錨梁，其特征在于:包括端支撐⑴、中間平衡梁⑵和斜拉索錨固頭⑶，端支撐⑴與塔壁⑷通過剪力栓釘(15)或PBL剪力鍵(16)連接，端支撐⑴分別與中間平衡梁⑵的腹板(5)、頂板(6)通過高強螺栓連接；斜拉索錨固頭⑶對稱設置于中間平衡梁⑵腹板(5)兩端內(nèi)側的底板(7)上，斜拉索錨固頭⑶的錨下井字板(1Φ與中間平衡梁⑵的腹板(5)、頂板(6)和底板(7)相連。
2.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述端支撐⑴用于支撐中間平衡梁⑵，具體包括支撐腹板(U)、支撐頂板(12)、加勁板(13)、壁板(M)和剪力栓釘(15)或PBL剪力鍵(16)，所述壁板(M)通過剪力栓釘(15)或PBL剪力鍵(16)與塔壁⑷連接，壁板(M)頂部水平設有支撐頂板(12)，壁板(14)和支撐頂板(12)之間通過支撐腹板(11)相連，支撐腹板(11)上設有加勁板(13)。
3.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述中間平衡梁⑵的截面為開口箱型，包括兩側腹板(5)、頂板(6)、底板(7)和橫隔板(8)焊接而成。
4.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述斜拉索錨固頭⑶包括錨板⑶和錨下井字板(1Φ，所述錨下井字板(1Φ與斜拉索方向平行布置，并與腹板(5)、頂板(6)、底板(7)相連。
5.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述端支撐⑴與中間平衡梁⑵的腹板(5)、頂板(6)之間采用雙連接板(17)拼接。
6.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述端支撐⑴與中間平衡梁⑵的腹板(5)之間的連接螺栓沿斜拉索方向布置。
7.如權利要求1所述的無牛腿鋼錨梁，其特征在于:所述中間平衡梁⑵的腹板(5)或端支撐⑴的支撐腹板(11)沿斜拉索方向預留有滑移空隙螺栓孔側。
【文檔編號】E01D19/14GK103981807SQ201410236683
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】戴小松, 周強新, 劉強, 李勁, 秦建剛, 毛曉龍, 何承林 申請人:中建三局集團有限公司