一種懸索橋墩臺式預應力錨碇的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，它由鋼結構混凝土承臺、鋼管樁群、預應力錨索群、主纜、主纜錨固體系組成，其特征在于：鋼管樁群由豎樁和斜樁構成，豎樁和斜樁的一端伸入基巖，另一端與鋼結構混凝土承臺剛性連接；預應力錨索群內錨頭端固定于基巖，外錨頭端與鋼結構混凝土承臺固定連接，預應力錨索群的方向與主纜方向的夾角為0?5°，且預應力錨索群的傾角大于主纜傾角；主纜錨固體系固定于鋼結構混凝土承臺的頂部。本發明通過預應力錨索群傳遞主纜巨大拉力至基巖，改變了錨碇結構的傳統受力方式，極大的提高了錨碇結構的承力范圍，為特大跨懸索橋建設提供了一種全新的方式。
【專利說明】
一種懸索橋墩臺式預應力錨碇
技術領域
[0001]本發明屬于橋梁工程技術領域，更具體涉及一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，適用于大江大湖等懸索橋錨碇的建設，尤其適用于近海平原或海中特大跨懸索橋錨碇建設。【背景技術】
[0002]懸索橋為目前世界上跨越能力最大的橋梁形式，根據主纜錨固方式分為自錨式懸索橋和地錨式懸索橋兩種形式。地錨式懸索橋主要由錨碇、索塔、纜索系統、加勁梁等構成， 其中的錨碇作為將纜力傳遞給地基的重要構件，一般分為重力式錨碇和隧道式錨碇兩類。
[0003]隧道式錨碇依賴錨塞體調動周圍巖體共同承擔主纜巨大拉力，雖然造價較低，且有著不需要對地表大開挖、保護環境的獨特優勢，然而由于受地形地質條件限制，只有在合適的條件下才能應用。
[0004]重力式錨碇依靠錨碇自重平衡主纜豎直方向分力，依靠基礎與地基間的摩阻力f 平衡主纜水平分力，而摩阻力依賴錨碇自重G與主纜豎直分力Nv的差值(即圖1，f=G_Nv)產生，存在地下水或水中修建時為錨碇自重G與主纜豎直分力Nv及浮托力F的差值(即圖1，f= G-Nv-F)，因此重力式錨碇體積龐大，該種錨碇發揮效力的效率低。隨著橋梁建設從內陸江河走向海灣、外海，從中大跨徑走向特大跨徑，對懸索橋錨碇結構的承載能力的要求越來越高，建設錨碇基礎面臨的施工難度也越來越大。在大的江河湖海修建特大跨懸索橋錨碇基礎，重力式錨碇存在需要大開挖、發揮效力的效率低下導致錨碇體積龐大、澆筑混凝土量巨大、對環境干擾大的問題且造價較高。除此之外，水中修建重力式錨碇需要設置圍堰，陸上修建時也多需設置地下連續墻，施工難度大。因此，亟需改進現有錨碇結構形式。
【發明內容】

[0005]本發明的目的是在于提供了一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，結構簡單，使用方便， 解決了重力錨開挖量大、對環境干擾大以及水中修建重力錨碇施工難度大、發揮效力效率低的問題。
[0006]為了實現上述的目的，本發明采用以下技術方案:一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，它由鋼結構混凝土承臺、鋼管粧群、預應力錨索群、主纜、主纜錨固體系組成。其特征在于:鋼管粧群由鋼管粧群豎粧和鋼管粧群斜粧構成，所述的鋼管粧群豎粧由8-18根直徑為2m的鋼管組成，所述的鋼管粧群斜粧由4-8根直徑為2m、傾角5-15°的鋼管組成;所述的鋼管粧群豎粧和鋼管粧群斜粧的一端伸入基巖，另一端與鋼結構混凝土承臺剛性連接;預應力錨索群由10-14根預應力錨索組成，所述錨索的內錨頭端固定于基巖，外錨頭端與鋼結構混凝土承臺固定連接，預應力錨索群的方向與主纜的方向的夾角為0-5°，且預應力錨索群方向傾角略大于主纜傾角(0-5° )，從而保證預應力錨索群總體受力方向與主纜方向接近一致，使得成橋狀態下鋼管粧群不受力或僅承受小部分壓力作用;主纜錨固體系固定于鋼結構混凝土承臺的頂部。
[0007]所述的預應力錨索群由10-14根直徑為0 ? 6-0 ? 8m的預應力錨索組成。
[0008]作為優選，所述的鋼管柱群豎粧和鋼管柱群斜粧之間通過交叉的豎粧支撐剛性連接。
[0009]作為優選，所述的鋼結構混凝土承臺的勁性骨架為型鋼，以提高承臺的可靠性。
[0010]作為優選，所述的預應力錨索群的錨索為注漿壓力分散型錨索，也可以是專利 03142214.4提出的巖土工程密實體型預應力錨索。
[0011]本發明的設計思路是:預應力錨索群總體受力方向與主纜纜力方向近似一致，懸索橋主纜拉力通過主纜錨固體系轉化為多股預應力錨索力傳至基巖，使得成橋狀態下鋼管粧群不受力或僅承受小部分壓力作用；鋼結構混凝土承臺與鋼管粧群構成墩臺式基礎，承臺為主纜及預應力錨索群提供錨固平臺，使主纜纜力通過預應力錨索群有效傳至基巖，鋼管粧群頂端為鋼結構混凝土承臺，通過承臺將鋼管粧群連為一體，以此增強鋼管粧群的整體性和抗變形能力。
[0012]與已有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果:1、通過大噸位預應力錨索群傳遞主纜巨大拉力至基巖，不依賴錨碇結構自身的重量及基礎與地基摩阻力承力，不僅能有效降低混凝土用量，降低工程造價，又擴大了錨碇結構的承力范圍，不管什么噸位的主纜纜力均可采用本發明所述錨碇結構；2、借用墩臺的結構形式，墩臺施工技術成熟，與修建重力式錨碇相比，不僅施工難度大幅度降低而且施工速度快；3、采用本發明所述新型錨碇不需大開挖，對周圍環境干擾小，達到人與自然和諧相處的目的；4、鋼管粧群中，豎粧支撐連接在豎粧之間起到支撐的作用，外圍斜粧直接打至基巖，從而有效提尚結構的安全和整體穩定性。
[0013]5、采用本發明可可靠傳遞20萬t以下的主纜拉力，混凝土用量較大跨徑懸索橋重力錨降低至少30萬立方米，有效降低錨碇工程造價和縮短錨碇施工周期。【附圖說明】
[0014]圖1為一種重力式錨碇發揮效力示意圖。
[0015]其中N為主纜拉力，Nv為主纜豎直方向分力，Nh為主纜水平方向分力，F為重力錨碇所受浮托力，G為重力錨自重，f?為重力錨碇基礎與基巖間的摩阻力。[〇〇16]圖2為一種墩臺式預應力錨碇的三維結構示意圖。[〇〇17]圖3為一種墩臺式預應力錨碇二維受力示意圖。[〇〇18]向上箭頭表示主纜拉力，向下箭頭表示預應力錨索索力。[〇〇19]圖4-a為一種墩臺式預應力錨碇的俯視圖。[〇〇2〇]圖4-b為一種墩臺式預應力錨碇的正視圖。[〇〇21]圖4-c為一種墩臺式預應力錨碇的側視圖。[〇〇22]圖2至4中:1-鋼結構混凝土承臺；2A-鋼管粧群豎粧，2B —鋼管粧群斜粧，2C—鋼管粧群豎粧支撐，鋼管粧群2由2A、2B組成；3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、31、3 J-預應力錨索群的錨索，預應力錨索群3由3A-3J組成;4-主纜;5-主纜錨固體系。【具體實施方式】
[0023]實施例1:以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明:一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，它由鋼結構混凝土承臺1、鋼管粧群2、預應力錨索群3、 主纜4、主纜錨固體系5組成。其特征在于:鋼管粧群2由鋼管粧群豎粧2A和鋼管粧群斜粧2B 構成，所述鋼管粧群豎粧2A由8或13或18根直徑為2m的鋼管組成;所述的鋼管粧群斜粧2B由 4或6或8根直徑為2m傾角在5°或10°或15°鋼管組成；鋼管粧群豎粧2A和鋼管粧群斜粧2B的一端伸入基巖，鋼管粧群豎粧2A和鋼管粧群斜粧2B的另一端與鋼結構混凝土承臺1剛性連接。預應力錨索群3由10或12或14根直徑為0 ? 6m或0 ? 7m或0 ? 8m的預應力錨索組成;預應力錨索群3中的各單根預應力錨索的內錨頭端固定于基巖，外錨頭端與鋼結構混凝土承臺1固定連接，預應力錨索群3的方向與主纜4的方向的夾角為0°或2°或4°或5°，且預應力錨索群方向傾角略大于主纜4傾角(0°或2°或4°或5° )，從而保證預應力錨索群總體受力方向與主纜方向接近一致，使得成橋狀態下鋼管粧不受力或僅承受小部分壓力作用;主纜錨固體系5固定于鋼結構混凝土承臺1的頂部。
[0024]在實施例中，為了提高鋼結構混凝土承臺1的可靠性，選用型鋼作為承臺的勁性骨架。[〇〇25]預應力錨索群3的單根預應力錨索為注漿壓力分散型錨索，也可以是專利 03142214.4提出的巖土工程密實型預應力錨索。
[0026]為了提高懸索橋墩臺式預應力錨碇結構的安全和整體穩定性，可以在鋼管粧群豎粧2A之間通過交叉的鋼管粧群豎粧支撐2C剛性連接。[〇〇27] 一種懸索橋墩臺式預應力錨碇的施工方法，其步驟是:1、鋼管粧群的施工:根據工程地質條件，采用靜力壓粧、錘擊等方式使豎粧和外圍斜粧按照粧機移動到位—吊粧—插粧—錘擊下沉—接粧—錘擊至設計深度—內切鋼管粧—壓力灌漿的施工順序伸入基巖一定深度，鋼管粧群豎粧支撐則以焊接形式連接于豎粧之間， 采取881-X環氧富鋅底漆的防腐措施；2、鋼結構混凝土承臺的施工:首先吊放型鋼勁性骨架，而后分層分塊澆筑混凝土；3、主纜錨固體系施工及主纜散索；4、水中采用本發明時，預應力錨索安裝需先將直徑大于1.5倍預應力錨索直徑的鋼管打入水中，而后穿束完成預應力錨索安裝，并采取PE波紋管內注樹脂漿的防腐措施；5、預應力錨索張拉錨固及主纜索股錨固:為保證施工過程中承臺及鋼管粧的合理受力，預應力錨索群張拉和主纜錨固間隔進行，張拉預應力錨索設計荷載的25%^錨固主纜散股的20%—張拉預應力錨索設計荷載的50%—錨固主纜散股的40%—張拉預應力錨索設計荷載的75%—錨固主纜散股的60%—張拉預應力錨索設計荷載的100%—錨固主纜散股的80%— 錨固主纜散股的100%。
【主權項】
1.一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，它由鋼結構混凝土承臺(1)、鋼管粧群(2)、預應力錨 索群(3)、主纜(4)、主纜錨固體系(5)組成，其特征在于:鋼管粧群(2)由鋼管粧群豎粧(2A) 和鋼管粧群斜粧(2B)構成，所述的鋼管粧群豎粧(2A)由8- 18根直徑為2m的鋼管組成，所述 的鋼管粧群斜粧(2B)由4-8根直徑為2m、傾角為5-15°的鋼管組成，鋼管粧群豎粧(2A)和鋼 管粧群斜粧(2B)的一端伸入基巖，另一端與鋼結構混凝土承臺(1)剛性連接;預應力錨索群 (3)由10-14根直徑為0.6-0.8m的預應力錨索組成，所述錨索的內錨頭端固定于基巖，外錨 頭端與鋼結構混凝土承臺(1)固定連接，預應力錨索群(3)的方向與主纜(4)方向的夾角為 0-5°，預應力錨索群(3)的傾角大于主纜(4)傾角;主纜錨固體系(5)固定于鋼結構混凝土承 臺(1)的頂部。2.根據權利要求1所述的一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，其特征在于:所述的鋼結構 混凝土承臺(1)的勁性骨架為型鋼。3.根據權利要求1所述的一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，其特征在于:所述的鋼管粧 群豎粧(2A)之間通過交叉的豎粧支撐(2C)剛性連接。
【文檔編號】E02D27/14GK106087742SQ201610580008
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610580008.9, CN 106087742 A, CN 106087742A, CN 201610580008, CN-A-106087742, CN106087742 A, CN106087742A, CN201610580008, CN201610580008.9
【發明人】葛修潤, 湯華, 王東英
【申請人】中國科學院武漢巖土力學研究所