[实用新型]波形钢板与混凝土组合的索塔锚固结构

说明书

技术领域

本实用新型属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种波形钢板与混凝土组合的索塔锚固结构。 

背景技术

斜拉桥的索塔锚固结构，是一个将斜拉索索力分散到混凝土塔柱全截面的重要受力构造。常用的索塔锚固形式主要有三种：环向预应力锚固形式、钢锚箱锚固形式和钢锚梁锚固形式。 

传统设计主要是采用环向预应力锚固形式，即在索塔锚固区布置环向预应力筋，从而达到承担拉索水平分力的目的。但是，随着斜拉桥跨径增大、索力增大、索塔增高，需要配置较多的环向预应力筋才能满足受力要求，施工和后期维护难度也随之加大。近年来，大跨径斜拉桥多采用钢锚箱或钢锚梁与混凝土塔壁结合，形成组合索塔锚固结构。利用钢结构承担斜拉索水平拉力、混凝土塔壁承担竖向压力，充分发挥钢与混凝土各自的材料性能优势，是更为合理的索塔锚固结构形式，特别适合应用于大跨径斜拉桥。 

现有组合索塔锚固结构虽然极大地改善了索塔锚固区的受力性能，但是还不能完全避免混凝土塔壁受拉。钢锚箱与混凝土塔壁两端紧密结合，两者之间要共同承受全部水平索力；钢锚梁虽然可以承担桥塔两端水平索力的平衡部分，但是不平衡水平索力仍然要和混凝土塔壁共同分担。混凝土塔壁在水平力作用下，端塔壁外缘和侧塔壁内缘受拉，一旦混凝土出现裂纹就可能导致钢筋锈蚀，影响桥梁结构的耐久性。另外，在收缩、徐变等作用的影响下，组合索塔锚固结构作为一个超静定结构，要受到次内力的作用，使钢结构与混凝土之间的受力产生重分布，导致混凝土受力趋于不利状态。因此，有必要改进现有组合索塔锚固结构，开发一种更有利于发挥材料特性、提高桥梁耐久性的新型组合索塔锚固结构。 

发明内容

本实用新型提供了一种波形钢板与混凝土组合的索塔锚固结构，该结构采用合理的组合方式优化结构受力，提高组合索塔锚固区的耐久性，从而提高了桥梁耐久性。 

一种波形钢板与混凝土组合的索塔锚固结构，包括封闭的混凝土外围以及固定在混凝土外围内的用于固定斜拉索的钢锚机构，混凝土外围内分布有若干闭合的受力钢筋，所述的混凝土外围包括对称设置于钢锚机构两端的两个前浇混凝土段以及对称设置于钢锚机构两侧的两个后浇混凝土段，每个后浇混凝土段的两端分别与相邻的两个前浇混凝土段端部结合；所述的后浇混凝土段两侧侧壁分别设有一个波形板，波形板内壁面两侧与两个前浇混凝土段相邻的两端侧壁贴合，波形板内壁面中部与后浇混凝土段侧壁贴合。 

优选的技术方案中，所述的波形板由5块钢板组成，两端两块钢板和中间一块钢板相互平行设置，其余两块钢板倾斜设置；即每块波形板以直板-斜板-直板-斜板-直板的形式构成；波形钢板具有“折叠效应”，在混凝土收缩徐变作用下可以适当变形，减小收缩徐变次应力对混凝土结构的不利影响。进一步优选的技术方案中，所述的每个后浇混凝土段两侧的两个波形板凹陷的一侧相互靠近；这样既可以保留波形板的折叠效应，保证后浇混凝土段的整体强度，同时也可以节省后浇混凝土使用量。 

为进一步加强波形板与混凝土段之间的结合强度，优选的技术方案中，所述的波形板通过连接件分别与前浇混凝土段和后浇混凝土段固定。同理，为加强钢锚机构与混凝土段之间的结合强度，可采用将所述的钢锚机构通过连接件与前浇混凝土段固定。上述连接件可选用建筑领域中钢结构与混凝土加固常用的连接件，常用的连接件可选用焊钉或开孔板或两者的结合。 

所述的钢锚机构可选择钢锚梁或钢锚箱，用于斜拉索的布置和固定。 

实际设计过程中，波形板的总体长度影响着混凝土塔壁的纵桥向刚度，而斜拉索力的分配取决于钢结构与混凝土塔壁之间的刚度比。因此，确定波形板的总长度时，可以首先假定钢结构与混凝土索塔预期的水平索力分配比例，然后换算成钢结构与混凝土塔壁的纵桥向刚度比，最后再计算波形板的总体长度。 

另外，后浇混凝土的长度不宜短于波形钢板的凹槽纵向长度，以免影 响波形钢板的纵向自由伸缩。但也不宜过长，导致波形钢板两端布置的连接件数量不足而未能与混凝土塔壁紧密结合。同时还要考虑后浇混凝土的体积对施工进度的影响。 

本实用新型的制作过程可采用：绑扎受力钢筋，安装波形钢板，然后浇筑先浇混凝土段；待先浇混凝土段硬化后，安装钢锚梁或钢锚箱，然后张拉斜拉索；待斜拉索张拉完毕，且先浇混凝土段完成大部分收缩徐变之后，再浇筑后浇混凝土段，使索塔锚固区形成一个封闭的截面。 

本实用新型具有以下有益效果： 

(1)波形钢板可减小混凝土塔壁纵桥向刚度，在斜拉索张拉时，有利于钢锚梁或钢锚箱承担更多的水平索力，减小混凝土塔壁所受的拉力。