[发明专利]钢-混凝土组合锚固结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可应用于大跨自锚式悬索桥的钢-混凝土组合锚固结构；属于桥梁结构技术领域。

背景技术

大跨自锚式悬索桥主缆需要直接锚固于主梁之上，主缆锚固结构承受由主缆传来的巨大集中索力，是全桥设计的关键部位。传统的主缆锚固结构包括混凝土锚固结构和纯钢锚固结构。当采用混凝土锚固结构时，由于主缆散开需要很大空间，因此锚固结构体积很大；同时混凝土易开裂，从而影响锚固结构的耐久性；采用混凝土锚固结构时施工也比较复杂。当采用纯钢锚固结构时，由于主缆力很大，所需用钢量较大，应力集中现象明显，为了降低锚固结构钢板的应力水平，则需采用较厚的钢板，而厚钢板焊接质量往往难以保证；此外，钢板稳定问题突出，需要布置复杂加劲肋，增加了施工步骤和施工难度；同时，钢结构自重较轻，当锚固区需要墩顶压重来平衡主缆力的竖向分量时，常常需要设置铸钢，成本较高。本发明针对传统锚固结构的上述不足，采用钢-混凝土组合技术，通过栓钉连接件使钢与混凝土协同工作，共同承受主缆力，从而有效改善锚固结构的受力性能，简化构造和施工工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种相对于自锚式悬索桥传统主缆锚固结构，受力性能良好，用钢量小，构造简单，施工快速方便，经济性能较优的钢-混凝土组合锚固结构。

本发明的技术方案如下：

一种钢-混凝土组合锚固结构，其特征在于：由锚固区钢箱、锚固区附近主梁钢箱、主缆、散索、散索套、散索鞍、栓钉连接件以及混凝土组成；所述的锚固区钢箱由后锚板和侧板组成。散索鞍焊于锚固区附近主梁钢箱上方，散索套固定于散索鞍上，主缆通过散索套后散开形成散索穿入锚固区钢箱，锚固于后锚板。锚固区钢箱以及锚固区附近主梁钢箱钢板内侧熔焊栓钉连接件，并在箱室内部填筑混凝土。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

(1)锚固结构通过栓钉连接件使钢板与混凝土协同工作，共同承受主缆集中力，相比传统锚固结构，能够显著改善锚固结构的受力性能。(2)锚固结构钢板对内填混凝土起到良好的约束作用，避免混凝土裂缝外露，改善结构的耐久性，同时作为混凝土浇注的模板，施工快捷方便，质量易于保证。(3)锚固结构混凝土和钢板共同参与受力，分散钢板应力，能有效改善纯钢锚固结构钢板应力集中的问题，显著减小钢板厚度，降低用钢量，同时焊接质量易于保证。(4)锚固结构内填混凝土对周边钢板起到良好的约束作用，提高钢板的稳定性能，避免复杂的加劲肋，简化构造，降低钢结构加工难度。(5)锚固结构中的内填混凝土可作为墩顶压重，平衡主缆力的竖向分量，节省压重材料成本。

附图说明

图1为钢-混凝土组合锚固结构施工过程示意图。

图2为钢-混凝土组合锚固结构示意图。

图中：1-锚固区钢箱后锚板；2-锚固区钢箱侧板；3-锚固区附近主梁钢箱；4-主缆；5-栓钉连接件；6-混凝土；7-散索；8-散索套；9-散索鞍

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的结构、施工过程作进一步描述。

本发明提供了一种相对于自锚式悬索桥传统主缆锚固结构，受力性能良好，用钢量小，构造简单，施工快速方便，经济性能较优的钢-混凝土组合锚固结构。如图1～图2所示，该组合锚固结构由锚固区钢箱、锚固区附近主梁钢箱3、主缆4、散索7、散索套8、散索鞍9、栓钉连接件5以及混凝土6组成；所述的锚固区钢箱由后锚板1和侧板2组成。散索鞍9焊于锚固区附近主梁钢箱3上方，散索套8固定于散索鞍9上，主缆4通过散索套8后散开形成散索7深入锚固区钢箱，锚固于后锚板1。锚固区钢箱以及锚固区附近主梁钢箱3钢板内侧熔焊栓钉连接件5，并在箱室内部填筑混凝土6。锚固区附近主梁钢箱3可以通过有限元计算等结构分析手段选取应力水平较高、应力集中现象较明显的主梁钢箱区域。

本发明的施工工序为：

本发明所述的钢-混凝土组合锚固结构的施工工序由钢结构的加工安装、穿索、浇筑混凝土以及主缆张拉四部分组成。在工厂加工锚固区钢箱(包括后锚板1和侧板2)以及锚固区附近主梁钢箱3，并在钢箱内侧预先熔焊栓钉连接件5(如图1所示)。钢结构加工完成后，运至施工现场安装定位，安装散索鞍9和散索套8，主缆穿过散索套8后散开，穿入锚固区钢箱后，锚固于后锚板1上。然后，在锚固区钢箱以及锚固区附近主梁钢箱3的箱室内填充混凝土6(如图2所示)，待混凝土达到强度后，张拉主缆力，形成如图2所示的钢-混凝土组合锚固结构。