[发明专利]一种悬索桥隧道式锚碇及施工方法

说明书

本发明公开了一种悬索桥隧道式锚碇，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。本发明中的隧道式锚碇将主缆拉力转换为后锚面的压力；锚梁受到来自后锚面的压力，并通过自身的刚度将一部分压力以正压力的形式传递到锚梁前端的岩体，另一部分压力以摩擦力的形式传递到锚梁底面的岩体，与传统隧道式锚碇相比，具有更清晰的力学概念，各分力之间的分配关系更明确，且能显著减少锚碇混凝土用量，降低施工开挖难度，缩短工期，还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，具体涉及一种悬索桥隧道式锚碇及施工方法。

背景技术

目前悬索桥锚碇型式主要有重力式锚碇和隧道式锚碇。重力式锚碇在土体及软弱岩体地基中使用，依靠自重与地基之间的摩擦力来抵抗主缆的拉力，土石方开挖、混凝土工程量大，对生态环境的影响也大。

隧道式锚碇常在岩体较为坚硬完整的峡谷地区使用，是将主缆巨大的拉力通过散索段分散后，经连接钢构件传递到前锚面，再通过穿过锚塞体的锚固系统传递到后锚面，至此将主缆拉力转换为后锚面的压力，锚塞体受到来自后锚面的压力，并通过“瓶塞效应”以挤压力、摩擦力和剪切力的形式将其传递到锚塞体周围的岩体。然而，传统的隧道式锚碇具有以下缺点：

1、锚塞体的体积一般较大，对主跨超过1000米的大跨悬索桥而言，锚塞体混凝土用量达到15000m³以上；且锚塞体的隧洞挖方和弃渣量较大(大于锚塞体混凝土用量)；由于锚塞体断面尺寸大，开挖难度大，工期长；

2、锚塞体和岩体之间的“瓶塞效应”力学概念不清晰，挤压力、摩擦力和剪切力之间的分配关系不明确，设计中难以对各分量进行准确量化；

3、左、右隧洞之间的岩体中墙较薄(很难大于10米，通常都在10米以下)，在爆破开挖过程中容易对岩体中墙造成过大扰动，从而降低围岩对锚塞体的约束能力。

发明内容

本发明目的在于：为了克服传统隧道式锚碇的上述不足之处，提供一种悬索桥隧道式锚碇，其与传统隧道式锚碇相比，具有更加清晰的力学概念，力的分配和传递路径更加明确，大大减少施工混凝土用量，降低施工开挖难度，能有效缩短工期，同时还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种悬索桥隧道式锚碇，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。

本发明中的隧道式锚碇将主缆巨大的拉力通过散索段分散后，经连接钢构件传递到前锚面；再通过穿过锚梁的锚固系统传递到后锚面，至此将主缆拉力转换为后锚面的压力；锚梁受到来自后锚面的压力，并通过自身的刚度将一部分压力以正压力的形式传递到锚梁前端的岩体，另一部分压力以摩擦力的形式传递到锚梁底面的岩体，与传统隧道式锚碇相比，具有更加清晰的力学概念，各分力之间的分配关系更明确，且能显著减少锚碇混凝土用量，降低施工开挖难度，缩短工期，同时还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。

作为本发明的优选方案，所述锚梁的横截面为矩形。

作为本发明的优选方案，所述锚梁在与前锚室相连的横截面处设有弧形凸顶，所述弧形凸顶为满足主缆散索范围及前锚面空间而设。通过设置弧形凸顶作为对锚梁上承受主缆拉力的横截面部位进行局部加强，从而可以减小锚梁上其余部位的横截面，有利于减少锚洞开挖量。

作为本发明的优选方案，所述锚梁两端超过前锚室底部边缘8-10m，以增加锚梁两端与岩体的接触面积，提高锚梁的承载能力。