[发明专利]一种紧凑型斜拉索钢锚梁及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁构件设计及制造技术领域，具体涉及一种紧凑型斜拉索钢锚梁,同时涉及一种紧凑型斜拉索钢锚梁的施工方法。

背景技术

斜拉桥的斜拉索塔上锚固连接构造直接关系到斜拉索使用阶段的正常工作和安全、耐久，是斜拉桥设计关注的重点。钢锚梁是一种目前常用的斜拉索塔上锚固连接结构，文献记载钢锚梁的首次应用是1986建成的加拿大安那西斯桥(AnnacisBridge)，国内最早应用于1991年建成的上海黄浦江南浦大桥。钢锚梁的基本原理是通过分别设置与斜拉索水平连接的钢系梁和竖向支承牛腿两大构件，使水平受力和竖向受力分离解耦，即，钢系梁承受斜拉索的水平分力，牛腿承受竖向分力。斜拉索锚固于水平连接钢系梁上，钢系梁支承在牛腿上，通过张拉斜拉索时释放钢系梁与锚固牛腿间的水平约束装置、成桥状态锁定水平约束装置，以实现钢系梁承担全部或大部分的斜拉索水平分力，混凝土塔侧壁不承担或承担小部分的斜拉索水平分力，而斜拉索的竖向分力全部由附着在塔前壁的牛腿承受。

该结构体系通过钢系梁和牛腿分离设置，较好的使钢系梁分担了主要的斜拉索水平分力，但导致了以下的不足：1)竖向受力不尽合理。无论是钢牛腿还是混凝土牛腿，斜拉索的竖向分力均会在与塔侧壁相接的牛腿根部产生较大的弯矩，特别是靠近塔柱下部的斜拉索，与塔柱的夹角小、其竖向分力远大于水平分力的情况；使用钢牛腿时，埋入塔柱的抗剪连接件在承受竖向剪力的同时，还需承受较大的拉力，抗剪连接件的优势难以发挥；使用钢筋混凝土牛腿时，除构造钢筋外，还需在牛腿上缘配置相应数量的抗拉受力钢筋。2)施工不便。对于钢筋混凝土牛腿，需先浇筑牛腿，后施工钢系梁，曾出现上部节段牛腿在下部节段钢系梁安装前浇筑，导致下部节段钢系梁无法安装的情况；对于钢牛腿，尽管可以与钢系梁临时连接进行的同时进行吊装，但吊装定位和临时连接的解除及施工完成后的锁定等工序较多，钢系梁和牛腿间设置的临时滑动、锁定装置本身也增加了施工的难度，大大降低了施工效率。3)经济性欠佳，牛腿和钢系梁的竖向叠置的竖向构造高度远大于斜拉索塔上锚固所需的高度，导致桥塔上的塔柱远高于实际所需的高度(一般高35％)，材料和施工成本均需为满足该空间构造的需要而额外增加，降低了桥梁的经济性。

因此，设计一种综合受力合理、结构紧凑、构造简洁、经济性好、施工方便的钢锚梁结构、并给出相应的施工方法是可行和必要的。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种紧凑型斜拉索钢锚梁及其施工方法，该钢锚梁结构简单、紧凑，施工方便，构造成本低，且安全性能高，使用寿命长。该施工方法施工方便，施工所需的成本低，且施工效率极高。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种紧凑型斜拉索钢锚梁，包括钢系梁机构、梁端钢锚固机构和斜拉索锚头支承机构，钢系梁机构至少包括水平设置的长方形的底板，梁端钢锚固机构有两个，两梁端钢锚固机构对称安装于底板的两端，梁端钢锚固机构包括竖直设置的钢锚固板、上调节定位板、下调节定位板和两个以上的抗剪连接件，钢锚固板的中央设有安装孔，上调节定位板固定于钢锚固板的顶部上，下调节定位板固定于钢锚固板的底部上，上调节定位板和下调节定位板均均匀设有两个以上的定位孔，两个以上的抗剪连接件均匀固定于钢锚固板的外侧面上，斜拉索锚头支承机构有两个，两斜拉索锚头支承机构对称安装于两梁端钢锚固机构与底板之间，斜拉索锚头支承机构至少包括倾斜设置的支撑钢管和承压板，支撑钢管外侧壁沿圆周方向均匀设有上支撑板、下支撑板、前支撑板和后支撑板，支撑钢管的轴线位于上支撑板和下支撑板所在的平面内，承压板的中部设有通孔，两钢锚固板内侧面的中部分别与底板的两端固定连接，两支撑钢管的下端分别穿过底板的两端部并分别固定在两钢锚固板的安装孔上，上端分别与两承压板固定，两上支撑板分别与两钢锚固板固定连接，两下支撑板分别固定在底板上侧面两端部的中央，两前支撑板、两后支撑板分别固定在底板上侧面两端部上。

所述的钢系梁机构还包括侧板，侧板固定于底板上侧面的中部上，且侧板垂直于底板，侧板的两端分别与两下支撑板固定连接。

支撑钢管的轴线与底板的夹角不大于60°。

一种紧凑型斜拉索钢锚梁的施工方法，包括如下步骤：

1)按照紧凑型斜拉索钢锚梁的结构组装紧凑型斜拉索钢锚梁；

2)取两个U型钢杆，将两U型钢杆对称固定于两钢锚固板的安装孔的外侧，使U型钢杆中部的水平部分平行于地面，各U型钢杆均通过卡在两抗剪连接件上的方式安装；