[发明专利]无牛腿钢锚梁电加热施加预应力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁构件设计及施工技术领域，具体的说是一种斜拉桥的斜拉索塔端联结的钢锚梁施工方法。

 

背景技术

斜拉桥索塔钢锚梁锚固构造源于加拿大的安娜西斯桥，在我国的南浦大桥、灌河大桥等得到应用，锚固钢横梁本身是独立的构件，支撑于塔柱内侧牛腿上，平衡两侧拉索的大部分水平分力，不平衡水平分力通过横梁下支撑的摩阻力和水平限位装置传递至塔壁，拉索的竖直分力传递至塔柱内侧牛腿。常规钢锚梁锚固构造的主要优点是受力机理明确，受力合理，混凝土塔壁拉应力很小。

对于密索体系的斜拉桥来说，其桥塔上竖向索距较小，索塔锚固高度及空间受到了较大限制，常规“钢锚梁+牛腿”锚固结构形式通常不能适用这种情况。因此，可采用一种无牛腿钢锚梁形式减小钢锚梁整体锚固高度，钢锚梁两端直接与塔壁连接，钢锚梁水平方向约束不能释放，在张拉斜拉索时，钢锚梁与塔壁共同承担斜拉索水平分力，这就退化为内置式钢锚箱的一种特殊形式。这种无牛腿钢锚梁刚度比常规钢锚箱小，同时远小于混凝土塔壁刚度，所分担的斜拉索水平分力比例相对较小，其钢锚梁作用不能体现出来，与钢锚梁锚固方式设计初衷相悖。比如某桥主桥为五跨双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主跨跨径360m，主桥主梁标准节段长6m，主塔锚固区竖向斜拉索间距相当部分只有1.8m，设计采用了一种无牛腿钢锚梁索塔锚固形式，通过选取最不利锚固节段进行了数值分析以及索塔锚固区节段模型试验，结果表明：当不考虑塔壁水平环向预应力作用时，钢锚梁承担斜拉索水平分力所占比例将近50%，塔壁混凝土出现较大拉应力；当按照设计考虑塔壁水平环向预应力作用时，钢锚梁承担斜拉索水平分力所占比例为25%左右，塔壁混凝土局部还会出现较小拉应力。

因此，有必要采取施工措施，使得钢锚梁能够承担大部分斜拉索水平分力。

 

发明内容

针对无牛腿钢锚梁构造及受力存在的不足，本发明的目的在于提供一种改善结构受力、工艺简单、施工便利的无牛腿钢锚梁电加热施加预应力的施工方法。

一种无牛腿钢锚梁电加热施加预应力的方法，包括如下步骤：

1、将钢锚梁跨中剖分两半，在工厂制作加工成型；

2、临时固结两半钢锚梁，用于整体吊装及精确定位；

3、安装钢锚梁就位，然后释放两半钢锚梁跨中临时固结；

4、浇筑塔壁混凝土，待塔壁混凝土达到设计强度及张拉防裂预应力钢束/钢筋后，采用电加热法将两半钢锚梁加热升温至设计温度，致使钢锚梁受热而产生纵向伸长；

5、钢锚梁受热升温温度稳定后，将两半钢锚梁按照熔透焊方式焊接或高强螺栓固结形成整体；

6、停止对钢锚梁加热，使其自然降温至环境温度，钢锚梁收缩，达到施加预加应力效果；

7、对施工质量进行检测，保证各项性能指标符合各项要求。

所述对钢锚梁加热升温的装置包括加热装置、保温装置和温控装置，所述加热装置为电热丝、电热带、电热毯、电热条、导热盘管、陶瓷加热器、履带加热器或电磁加热器中的一种或几种。

所述保温装置为保温被或蓄热棉毡，敷设在加热装置外侧，根据加热升温时间长短考虑是否采取保温措施。

所述温控装置包括温度控制器和测温传感器，采用表贴式测温传感器自动采集温度数据。

所述加热装置采用三相变压器进行供电控制。

在安装斜拉索钢锚梁时，可将临时固结的两半钢锚梁与钢壁板一起整体吊装就位，用于提高安装精度。

钢锚梁施加预应力后，钢锚梁与塔壁的连接键为PBL剪力键与剪力栓钉混合连接。

钢锚梁施加预应力后，横桥向塔壁不需要额外布置预应力钢束/钢筋。

所述加热升温温度计算可以采用简化计算方法，即假设在水平力作用下钢锚梁应变均匀，与升温线膨胀基本一致；其升温温度计算公式为：

式中：F——斜拉索控制拉力

     θ——斜拉索水平角度

     E_s——钢材弹性模量，可取值206×10³N/mm²

     A_s——钢锚梁跨中截面面积

     α——钢材线膨胀系数，可取值12×10^-6/℃。