CN107740345A - 一种整体式全焊钢锚箱及其安装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式全焊钢锚箱及其安装工艺，包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱中的锚固结构，上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索的斜拉索锚箱组成，斜拉索锚箱焊接在箱体内壁上，在箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，孔洞的开设位置与斜拉索锚箱的设置位置相对应；锚固结构包括预应力钢螺杆，预应力钢螺杆竖向设置，预应力钢螺杆的上端穿出混凝土塔柱顶面固定在箱体底板上，预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中。本发明为整体式全焊钢锚箱，将斜拉索集中锚固在混凝土塔柱的塔顶，增大斜拉索的竖向倾角，提高了斜拉索的使用效率，且整体受力，可以明显改善钢锚箱本身的受力性能，使得桥梁整体受力性能和抗疲劳性更优。

Description

一种整体式全焊钢锚箱及其安装工艺

技术领域

本发明涉及一种工厂整体加工、整体提升至塔顶进行安装锚固的整体式全焊钢锚箱，还涉及该整体式全焊钢锚箱的安装工艺。

背景技术

索、塔锚固区是将斜拉索索力安全、均匀地传递到塔柱的重要结构，锚固形式的选择与索塔形式、斜拉索的布置形式、斜拉索数量、索距、索力大小等因素有关。目前工程中常用的索、塔锚固区形式主要有预应力式、传统钢锚箱式、钢锚梁式、交叉锚固式和鞍座式这五种锚固形式。

传统钢锚箱式是在钢锚梁式基础上发展而来的，大多采用沿索塔轴线分节段预制、分节段安装的非整体式，其存在以下缺点：

⑴与预应力式、钢锚梁式、交叉锚固式和鞍座式类似，传统钢锚箱式的索、塔锚固点沿索塔轴向布置，竖向间距较大、布置分散，整体性差，当应用于桥面以上索塔高度受限的斜拉桥时，会导致斜拉索的倾角偏小，竖向分力减小，造成斜拉索的使用效率较低，经济性差，而且，主梁承受的轴向力也较大，使得整体受力性能较差。

⑵传统钢锚箱大多沿索塔轴线分节段预制、分节段安装，具体是钢锚箱随索塔施工进度分节段依次安装，施工工艺较为复杂，而且，相邻段的钢锚箱在施工时，定位和安装精确度难以保证，这制约了锚箱式锚固形式的进一步推广。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种经济性好、受力性能优良、安装方便、安装精度高的整体式全焊钢锚箱，尤其在适用于索塔高度受限桥梁时，其优势尤为显著。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种整体式全焊钢锚箱，其特征在于：它包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱中的锚固结构，所述上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索的斜拉索锚箱组成，所述斜拉索锚箱焊接在箱体内壁上，在所述箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，所述孔洞的开设位置与斜拉索锚箱的设置位置相对应；所述锚固结构包括预应力钢螺杆，所述预应力钢螺杆竖向设置，所述预应力钢螺杆的上端穿出混凝土塔柱顶面固定在箱体底板上，而预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中。

本发明为整体式全焊钢锚箱，可将斜拉索集中锚固在混凝土塔柱的塔顶，增大了斜拉索的竖向倾角，提高了斜拉索的使用效率，且本发明整体受力，可以明显改善钢锚箱本身的受力性能，使得桥梁整体受力性能和抗疲劳性更优；本发明采用整体加工、整体吊装施工工艺，施工方便快捷、施工质量容易控制；在施工时，斜拉索可在钢锚箱内张拉，张拉设备转移方便、工作效率高，可施工性好。另外，预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中，可加强钢锚箱与混凝土塔柱的连接。本发明在适用于索塔高度受限的桥梁时，优势更为显著。锚固装置可采用钢锚梁等。

本发明孔洞的具体开设位置根据斜拉索的倾角来确定。

作为本发明的一种优选实施方式，所述箱体为矩形体，所述箱体主要由一对相对而设的腹板、一对相对而设的端板和底板组成，腹板与端板两两焊接构成矩形的安装腔，所述安装腔焊接在所述底板上，且底板的周边外伸出安装腔，所述斜拉索锚箱焊接在腹板的内侧面上，所述端板和底板上设置孔洞以便斜拉索穿过。

作为本发明的一种实施方式，在所述安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有数块内腹板，每块内腹板的两侧分别与该对端板焊接，且每块内腹板的底边与底板焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成多个箱室，所述斜拉索锚箱位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。本发明钢锚箱的构造尺寸根据斜拉索的吨位进行确定。

作为本发明的一种改进，所述整体式全焊钢锚箱还包括定位架，所述定位架主要由顶板、数个PBL板和连接板组成，所述PBL板为竖向设置的开孔钢板，所述PBL板的顶端焊接在顶板的下缘上，且所述腹板、内腹板的设置位置与PBL板的设置位置上下一一对应，所述连接板焊接在各PBL板的侧边上从而将定位架连接成整体，所述预应力钢螺杆的上端穿过定位架的顶板与箱体的底板并张拉锚固在焊接于底板周边的钢盒结构上，从而使得钢锚箱与混凝土塔柱相连。本发明采用定位架辅助定位，可保证钢锚箱空间位置精确；而且，定位架顶板平整度容易保证，其能够确保箱体的底板与混凝土塔柱顶面密贴，从而防止局部应力集中。

本发明位于每个箱室内的斜拉索锚箱成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱在竖向上呈间隔布置。

为了优化结构受力、保证焊接质量、防止局部应力集中，作为本发明的进一步改进，相邻箱室内的斜拉索锚箱在竖向错开布置，同一箱室内同侧相邻斜拉索锚箱的竖向间距为1.2～1.6m。

作为本发明的一种推荐方式，所述斜拉索锚箱主要由锚垫板、承压板、一对传力腹板及加劲板组成，所述锚垫板焊接在承压板上并开有贯穿的中心通孔用于穿过斜拉索，该对传力腹板分设于承压板的两侧，所述加劲板沿传力腹板的外壁竖向设置并沿传力腹板的高度方向延伸，且沿传力腹板的宽度方向间隔并列排布，斜拉索的横向角度可通过锚垫板的横向厚度差进行调节。斜拉索的横向角度是指斜拉索与其在竖直面上的投影的夹角。

本发明的第二个目的在于提供一种上述整体式全焊钢锚箱的安装工艺。

本发明的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种上述整体式全焊钢锚箱的安装工艺，具体包括以下步骤：

⑴分别制作整体式全焊钢锚箱的上部钢箱、定位架和锚固结构；

⑵在整体式全焊钢锚箱锚固结构所在的混凝土塔柱节段施工之前，绑扎该混凝土塔柱节段的钢筋，同时将定位架和锚固结构吊装到位，并将其点焊定位在该混凝土塔柱的钢筋上，锚固结构的预应力钢螺杆上端穿过定位架的顶板；

⑶浇筑混凝土，并自定位架顶板向下预留孔隙，最后在该孔隙中进行压浆施工；

⑷将整体式全焊钢锚箱的上部钢箱提升至定位架的正上方并就位，使上部钢箱的底板密贴在定位架的顶板上，同时预应力钢螺杆的上端穿过上部钢箱底板的周缘预留孔；

⑸在上部钢箱底板上张拉预应力钢螺杆后，将预应力钢螺杆锚固在钢盒结构上；

⑹向预应力钢螺杆的波纹管内压入水泥浆；

⑺斜拉索穿索、张拉后，锚固在斜拉索锚箱上。

本发明所述压浆施工具体包括以下步骤：工厂内加工时，在所述定位架的顶板上开设多个混凝土浇筑孔和压降出气孔，所述混凝土浇筑孔用于浇筑混凝土，所述压降出气孔用于浇筑混凝土时进行排气，并在浇筑完混凝土后，封闭混凝土浇筑孔，再通过部分压降出气孔压入水泥浆，并由近至远逐个开放压浆出气孔，待每个出气孔流出均匀粘稠水泥浆并稳压2分钟后将其封闭，依次循环完成压浆施工。

本发明在所述步骤⑶中，所述孔隙的高度是5～10cm。

定位架顶板底部混凝土密实度是影响局部受力的关键因素，主要通过在定位架顶板底预留5～10cm高度的孔隙进行压浆施工来确保该部分混凝土的密实度；混凝土塔柱的塔顶平整度主要通过设置定位架、提高定位架顶板顶面的加工平整度、并配以钢锚箱吊装前的找平措施来实现，以确保钢锚箱底板与塔柱顶面密贴，防止局部应力集中。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

⑴本发明为整体式全焊钢锚箱，可将斜拉索集中锚固在混凝土塔柱的塔顶，增大了斜拉索的竖向倾角，提高了斜拉索的使用效率，且本发明整体受力，可以明显改善钢锚箱本身的受力性能，使得桥梁整体受力性能和抗疲劳性更优。

⑵本发明采用整体加工、整体吊装施工工艺，施工方便快捷、施工质量容易控制。

⑶本发明在施工时，斜拉索可在钢锚箱内张拉，张拉设备转移方便、工作效率高，可施工性好。

⑷本发明预应力钢螺杆的下端通过钢锚梁进行锚固，可加强钢锚箱与混凝土塔柱的连接。

⑸本发明定位架顶板底预留孔隙进行压浆施工，该部分混凝土的密实度更容易保证。

⑹本发明采用定位架辅助定位，能够保证钢锚箱空间位置精确；定位架顶板平整度容易保证，可确保钢锚箱底板与塔柱顶面密贴，防止局部应力集中。

⑺本发明可适用于各种索塔高度的桥梁，而在适用于索塔高度受限的桥梁时，优势更为显著。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明立面示意图；

图1a是图1中A局部放大示意图；

图2是本发明上部钢箱的俯视示意图(未画出斜拉索锚箱)；

图3是本发明安装工艺吊装上部钢箱的示意图之一；

图4是本发明安装工艺吊装上部钢箱的示意图之二；

图5是本发明安装工艺吊装上部钢箱的示意图之三；

图6是本发明安装工艺吊装上部钢箱的示意图之四；

图7是本发明安装工艺吊装上部钢箱的示意图之五。

具体实施方式

如图1～7所示，是本发明一种整体式全焊钢锚箱和安装工艺，整体式全焊钢锚箱为全焊接结构，它包括上部钢箱1、定位架7和预埋在混凝土塔柱11中的锚固结构2，上部钢箱1主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索12的斜拉索锚箱3组成，斜拉索锚箱3焊接在箱体内壁上，在箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，孔洞的开设位置与斜拉索锚箱3的设置位置相对应，孔洞具体的设置位置根据斜拉索的倾角确定。下部锚固结构2包括预应力钢螺杆5，预应力钢螺杆5为多组且竖向设置，多组预应力钢螺杆5的上端穿出混凝土塔柱11顶面锚固在箱体底板上，预应力钢螺杆5的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱11中，在本实施例中，相邻的数根预应力钢螺杆5为一组，锚固装置采用钢锚梁6，每组预应力钢螺杆5的下端锚固在一根钢锚梁6上，钢锚梁6预埋在混凝土塔柱内并与钢筋点焊定位，也可以根据现场施工情况采用现有其它的锚固装置进行锚固。预应力钢螺杆的配置按正常使用、断索(或者换索)、地震等工况下保持索塔钢锚箱不倾覆的原则考虑。

在本实施例中，箱体为矩形体，箱体主要由一对相对而设的腹板21、一对相对而设的端板22和底板23组成，腹板21与端板22两两焊接构成矩形的安装腔，安装腔焊接在底板23上，且底板23的周边外伸出安装腔，斜拉索锚箱3焊接在腹板21的内侧面上，孔洞相应位于端板22和底板23上。在安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有两块内腹板24，每块内腹板24的两侧分别与该对端板22焊接，且每块内腹板24的底边与底板23焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成三个箱室，斜拉索锚箱3位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。位于每个箱室内的斜拉索锚箱3成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱3相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱3在竖向上呈间隔布置。相邻箱室内的斜拉索锚箱3在竖向上错开布置，同一箱室内同侧相邻斜拉索锚箱3的竖向间距为1.2～1.6m，可优化结构受力、保证焊接质量、防止局部应力集中。

斜拉索锚箱3主要由锚垫板31、承压板32、一对传力腹板33及加劲板34组成，锚垫板31焊接在承压板32上并开有贯穿的中心通孔用于穿过斜拉索12，该对传力腹板33分设于承压板32的两侧，加劲板34沿传力腹板33的外壁竖向设置并沿传力腹板33的高度方向延伸，且沿传力腹板33的宽度方向间隔并列排布，斜拉索12的横向角度可通过锚垫板31的横向厚度差进行调节。

定位架7主要由顶板71、6个PBL板72和连接板73组成，PBL板72为竖向设置的开孔钢板，PBL板72的顶端焊接在顶板71的下缘上，且外腹板21、内腹板24的设置位置与PBL板的设置位置上下一一对应，连接板73焊接在各PBL板72的侧边上从而将定位架7连接成整体，在顶板71和底板23的中心开有竖向的人洞9，与下方的混凝土塔柱11内的箱室8相通，且在腹板21和内腹板24上也设有水平向的人洞9a。预应力钢螺杆5的上端穿过定位架7的顶板71与箱体的底板23并张拉锚固在焊接于底板23周边的钢盒结构10上，从而使得钢锚箱1与混凝土塔柱11相连。采用定位架辅助定位，可保证钢锚箱空间位置精确；而且，定位架顶板平整度容易保证，其能够确保箱体的底板与混凝土塔柱顶面密贴，从而防止局部应力集中。

上述整体式全焊钢锚箱的安装工艺，采用整体加工、整体提升至塔顶进行安装锚固的施工工艺，具体包括以下步骤：

⑴分别制作整体式全焊钢锚箱的上部钢箱1、定位架7和锚固结构2；

⑵在整体式全焊钢锚箱锚固结构2所在的混凝土塔柱节段施工之前，绑扎该混凝土塔柱节段的钢筋，同时将定位架7和锚固结构2吊装到位，并将其点焊定位在该混凝土塔柱的钢筋上，锚固结构的预应力钢螺杆5上端穿过定位架7的顶板71；

⑶浇筑混凝土，并自定位架7顶板71向下预留孔隙，孔隙的高度是5～10cm，再在该孔隙中进行压浆施工，确保定位架顶板底部混凝土密实、且顶面平整度不大于0.2mm。具体包括以下步骤：工厂内加工时在定位架7的顶板上开设多个混凝土浇筑孔和压降出气孔，混凝土浇筑孔用于浇筑混凝土，压降出气孔用于浇筑混凝土时进行排气，并在浇筑完混凝土后，封闭混凝土浇筑孔，再通过部分压降出气孔压入水泥浆，并由近至远逐个开放压浆出气孔，待每个出气孔流出均匀粘稠水泥浆并稳压2分钟后将其封闭，依次循环完成压浆施工。定位架顶板底部混凝土密实度是影响局部受力的关键因素，主要通过在定位架顶板底预留5～10cm高度的孔隙进行压浆施工来确保该部分混凝土的密实度；混凝土塔柱的塔顶平整度主要通过设置定位架、提高定位架顶板顶面的加工平整度、并配以钢锚箱吊装前的找平措施来实现，以确保钢锚箱底板与塔柱顶面密贴，防止局部应力集中。

⑷采用大型浮吊(或提升架)将整体式全焊钢锚箱的上部钢箱1提升至定位架7的正上方并精确就位，在本实施例中，上部钢箱1、定位架7和下部锚固结构2具体采用提升架13提升，也可以采用大型浮吊。并使上部钢箱1的底板23密贴在定位架7的顶板71上，同时预应力钢螺杆5的上端穿过上部钢箱1底板23的周缘；参见图3，提升架13安装就位，准备吊装；参见图4，整体起吊钢锚箱；参见图5，起吊到预定位置，准备平移；参见图6，平移到预定位置，准备下放就位；参见图7，钢锚箱整体下放到位。

⑸在上部钢箱1底板23上张拉预应力钢螺杆5后，将预应力钢螺杆5锚固在钢盒结构10上；

⑹向预应力钢螺杆5的波纹管内压入水泥浆；

⑺斜拉索12穿索、张拉后，锚固在斜拉索锚箱3上。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整体式全焊钢锚箱，其特征在于：它包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱中的锚固结构，所述上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索的斜拉索锚箱组成，所述斜拉索锚箱焊接在箱体内壁上，在所述箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，所述孔洞的开设位置与斜拉索锚箱的设置位置相对应；所述锚固结构包括预应力钢螺杆，所述预应力钢螺杆竖向设置，所述预应力钢螺杆的上端穿出混凝土塔柱顶面固定在箱体底板上，而预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中。

2.根据权利要求1所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：所述箱体为矩形体，所述箱体主要由一对相对而设的腹板、一对相对而设的端板和底板组成，腹板与端板两两焊接构成矩形的安装腔，所述安装腔焊接在所述底板上，且底板的周边外伸出安装腔，所述斜拉索锚箱焊接在腹板的内侧面上，所述端板和底板上设置孔洞以便斜拉索穿过。

3.根据权利要求2所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：在所述安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有数块内腹板，每块内腹板的两侧分别与该对端板焊接，且每块内腹板的底边与底板焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成多个箱室，所述斜拉索锚箱位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。

4.根据权利要求3所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：所述整体式全焊钢锚箱还包括定位架，所述定位架主要由顶板、数个PBL板和连接板组成，所述PBL板为竖向设置的开孔钢板，所述PBL板的顶端焊接在顶板的下缘上，且所述腹板、内腹板的设置位置与PBL板的设置位置上下一一对应，所述连接板焊接在各PBL板的侧边上从而将定位架连接成整体，所述预应力钢螺杆的上端穿过定位架的顶板与箱体的底板并张拉锚固在焊接于底板周边的钢盒结构上，从而使得钢锚箱与混凝土塔柱相连。

5.根据权利要求4所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：位于每个箱室内的斜拉索锚箱成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱在竖向上呈间隔布置。

6.根据权利要求5所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：相邻箱室内的斜拉索锚箱在竖向上错开布置，同一箱室内同侧相邻斜拉索锚箱的竖向间距为1.2～1.6m。

7.根据权利要求6所述的整体式全焊钢锚箱，其特征在于：所述斜拉索锚箱主要由锚垫板、承压板、一对传力腹板及加劲板组成，所述锚垫板焊接在承压板上并开有贯穿的中心通孔用于穿过斜拉索，该对传力腹板分设于承压板的两侧，所述加劲板沿传力腹板的外壁竖向设置并沿传力腹板的高度方向延伸，且沿传力腹板的宽度方向间隔并列排布，斜拉索的横向角度可通过锚垫板的横向厚度差进行调节。

8.一种权利要求7所述的整体式全焊钢锚箱的安装工艺，其特征在于具体包括以下步骤：

⑴分别制作整体式全焊钢锚箱的上部钢箱、定位架和锚固结构；

⑵在锚固结构所在的混凝土塔柱节段施工之前，绑扎该混凝土塔柱节段的钢筋，同时将定位架和锚固结构吊装到位，并将其点焊定位在该混凝土塔柱的钢筋上，锚固结构的预应力钢螺杆上端穿过定位架的顶板；

⑶浇筑混凝土，并自定位架顶板向下预留孔隙，最后在该孔隙中进行压浆施工；

⑷将整体式全焊钢锚箱的上部钢箱提升至定位架的正上方并就位，使上部钢箱的底板密贴在定位架的顶板上，同时预应力钢螺杆的上端穿过上部钢箱底板的周缘预留孔；

⑸在上部钢箱底板上张拉预应力钢螺杆后，将预应力钢螺杆锚固在钢盒结构上；

⑹向预应力钢螺杆的波纹管内压入水泥浆；

⑺斜拉索穿索、张拉后，锚固在斜拉索锚箱上。

9.根据权利要求8所述的安装工艺，其特征在于：所述压浆施工具体包括以下步骤：工厂内加工时在所述定位架的顶板上开设多个混凝土浇筑孔和压降出气孔，所述混凝土浇筑孔用于浇筑混凝土，所述压降出气孔用于浇筑混凝土时进行排气，并在浇筑完混凝土后，封闭混凝土浇筑孔，再通过部分压降出气孔压入水泥浆，并由近至远逐个开放压浆出气孔，待每个出气孔流出均匀粘稠水泥浆并稳压后将其封闭，依次循环完成压浆施工。

10.根据权利要求9所述的安装工艺，其特征在于：在所述步骤⑶中，所述孔隙的高度是5～10cm。