CN110485253A - 一种适应结构纵移的锚固装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应结构纵移的锚固装置及安装方法，涉及桥梁锚固技术领域。锚固装置包括：索导管，所述索导管内穿设有拉索，拉索通过拉索密封筒与索导管的一端固定连接；喇叭形钢护筒，所述喇叭形钢护筒位于索导管内，喇叭形钢护筒的内径沿远离拉索密封筒的方向逐步增大，所述喇叭形钢护筒的外壁与索导管内壁固定连接。在拉索跟随主梁发生纵向偏移时，拉索的外壁与喇叭形钢护筒的内壁紧贴，限制拉索与拉索密封筒的端口发生偏移，将拉索与拉索密封筒的端口的集中切割力转移到喇叭形钢护筒上。避免了拉索索体局部受到较大的集中切割力，提高了锚固系统的安全性。

Description

一种适应结构纵移的锚固装置及安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁锚固技术领域，具体是涉及一种适应结构纵移的锚固装置及安装方法。

背景技术

随着国内外斜拉桥的发展，其跨度越来越大，且主跨与边跨跨度比值也越来越大。斜拉桥结构体系复杂，影响因素众多，在边跨设置辅助墩能减少边跨施工时悬臂长度、增大结构的整体刚度，从而达到减小大桥在成桥状态下的主梁内力、塔底弯矩、塔顶偏位、主梁竖向变形以及拉索应力，使结构受力趋于合理状态。为了使斜拉桥的主跨结构刚度不受边跨主梁挠曲的影响往往在边跨拉索的锚固点设置联杆与下部辅助墩相连，这样索力的垂直分力所产生的拉力可直接由辅助墩承受，减小了边跨主梁的挠曲从而大大提高了主跨的刚度。

然而斜拉桥辅助墩负反力的处理一直是桥型方案是否成立的一个关键节点。通过拉索将主梁锚固在辅助墩柱上是效率最高、经济性最好的方案之一，然而该方案实现的关键问题在于锚固之后主梁若发生纵向位移，如图5所示，锚固装置的拉索6与拉索密封筒7的端口将受到较大的集中切割力，拉索6长时间受到较大的集中切割力容易出现磨损、断裂的隐患，严重影响锚固系统安全性。因此，现有的锚固方案仅能在锚固力不大、纵移位移不长的中小跨度桥中适用，无法满足大跨度主梁锚固的需要。目前尚未有一种能够适应结构纵移的锚固构造的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术中现有的锚固装置受到主梁发生纵向位移的影响下，拉索与拉索密封筒的端口将受到较大的集中切割力，拉索长时间受到较大的集中切割力容易出现磨损、断裂的隐患，严重影响锚固系统安全性的不足，提供一种适应结构纵移的锚固装置及安装方法。

本发明提供一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于，包括：

索导管，所述索导管内穿设有拉索，拉索通过拉索密封筒与索导管的一端固定连接；

喇叭形钢护筒，所述喇叭形钢护筒位于索导管内，喇叭形钢护筒的内径沿远离拉索密封筒的方向逐步增大，所述喇叭形钢护筒的外壁与索导管内壁固定连接。

优选方案：所述喇叭形钢护筒的外壁与索导管内壁之间设有环向加劲肋和径向加劲肋，环向加劲肋为圆环形，径向加劲肋为长条形，环向加劲肋和径向加劲肋与喇叭形钢护筒的外壁和索导管内壁固定连接。

优选方案：所述径向加劲肋不少于8道，径向加劲肋沿喇叭形钢护筒的外壁圆周均布排列，所述环向加劲肋设有多个，多个环向加劲肋沿喇叭形钢护筒的轴线方向间隔均布排列，且多个环向加劲肋的内径沿远离拉索密封筒的方向逐步增大，相邻的两个环向加劲肋之间的距离不大于200mm。

优选方案：所述喇叭形钢护筒的轴线与索导管的轴线共线，所述喇叭形钢护筒的内表面是由直线和圆曲线组合而成的平曲线绕喇叭形钢护筒的轴线旋转360度形成，圆曲线至喇叭形钢护筒的轴线距离即为圆曲线的半径R；

所述喇叭形钢护筒的内表面设有橡胶垫，所述橡胶垫贴合在喇叭形钢护筒的内壁上，拉索的外壁与橡胶垫贴合。

优选方案：所述平曲线的直线与叭形钢护筒的轴线平行，直线的长度不小于200mm，所述直线至喇叭形钢护筒的轴线距离为拉索的半径、橡胶垫的厚度、3mm的制造误差之和。

优选方案：所述平曲线的直线与圆曲线相切，圆曲线的半径R≥P/q，其中P为拉索力，q为喇叭形钢护筒径向承载能力；圆曲线的长度L≥2SR/H，其中S为拉索的纵移量，H为拉索上下锚点高度差。

优选方案：所述索导管的一端焊接有锚垫板，索导管的另一端焊接有封锚板，所述喇叭形钢护筒外壁的两端分别设有端部环向加劲肋，端部环向加劲肋与索导管的内壁焊接连接，所述环向加劲肋与径向加劲肋与索导管的内壁贴合。

优选方案：所述喇叭形钢护筒在索导管内位于远离拉索密封筒的一端，喇叭形钢护筒位于拉索密封筒外侧。

优选方案：所述喇叭形钢护筒的结构材料屈服强度不小于345MPa。

本发明另一方面提供了一种适应结构纵移的锚固装置的安装方法，包括以下步骤：

索导管由近锚段和远锚段两部分组成，将索导管分成近锚段和远锚段用于方便端部环向加劲肋与索导管焊接；

按设计好的平曲线加工出喇叭形钢护筒，在喇叭形钢护筒的内壁贴合橡胶垫；

在喇叭形钢护筒的外壁按设定顺序焊接径向加劲肋、环向加劲肋和端部环向加劲肋；

将喇叭形钢护筒部分套入索导管的近锚段，按设定位置将喇叭形钢护筒的其中一端的端部环向加劲肋与索导管的内壁焊接连接；

套入索导管的远锚段，把索导管的近锚段和远锚段焊接成整体，并保证近锚段和远锚段的轴线重合；

将喇叭形钢护筒的另一端的端部环向加劲肋与索导管的内壁焊接连接，将喇叭形钢护筒与索导管形成一个整体；

在索导管的其中一端焊接锚垫板，在索导管的另一端焊接封锚板；

在索导管内穿入拉索进行张拉。

在上述技术方案的基础上，与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明的一种适应结构纵移的锚固装置，该锚固装置在索导管内设有适应拉索纵向偏移的喇叭形钢护筒，喇叭形钢护筒的内表面是由直线和圆曲线组合而成的平曲线绕喇叭形钢护筒的轴线旋转360度形成。在拉索跟随主梁发生纵向偏移时，拉索的外壁与喇叭形钢护筒的内壁紧贴，限制拉索与拉索密封筒的端口发生偏移，将拉索与拉索密封筒的端口的集中切割力转移到喇叭形钢护筒上。由于喇叭形钢护筒增大了拉索外壁与喇叭形钢护筒内壁的接触面积，避免了拉索索体局部受到较大的集中切割力，提高了锚固系统的安全性。

2)本发明的一种适应结构纵移的锚固装置，该锚固装置在喇叭形钢护筒的内壁上贴合有橡胶垫，该橡胶垫具有良好的柔韧性和耐磨性，拉索的外壁与橡胶垫接触时能够显著降低拉索的表面磨损，对拉索的外壁进行保护。该锚固装置在喇叭形钢护筒的外壁按设定顺序焊接径向加劲肋、环向加劲肋和端部环向加劲肋，径向加劲肋、环向加劲肋和端部环向加劲肋使索导管与喇叭形钢护筒形成一个整体，显著的提升喇叭形钢护筒的结构强度，提高喇叭形钢护筒的耐久性。

3)本发明的一种适应结构纵移的锚固装置，该锚固装置在喇叭形钢护筒的圆曲线段需要特殊设计，其圆曲线半径R不小于拉索力P和喇叭形钢护筒径向承载能力q之比；圆曲线的长度L不小于2倍的拉索的纵移量S乘以喇叭形钢护筒的半径R再除以拉索上下锚点高度差H。本锚固装置在喇叭形钢护筒的大小和形状通过力学精确计算得出，满足本锚固装置的使用性能要求。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中沿A-A方向的剖视图；

图3是图1中沿B-B方向的剖视图；

图4是使用本发明实施例后的拉索纵移示意图；

图5是背景技术中拉索纵移示意图。

附图标记：1-喇叭形钢护筒，2-端部环向加劲肋，3-环向加劲肋，4-径向加劲肋，5-橡胶垫，6-拉索，7-拉索密封筒，8-索导管，9-封锚板，10-锚垫板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1

参见图1至图3所示，本发明实施例提供一种适应结构纵移的锚固装置，包括：

索导管8，索导管8为圆柱形钢管结构，在索导管8内穿设有拉索6，拉索6的一端通过拉索密封筒7与索导管8的一端固定连接。

喇叭形钢护筒1，该喇叭形钢护筒1位于索导管8内，喇叭形钢护筒1在索导管8内位于远离拉索密封筒7的一端，喇叭形钢护筒1位于拉索密封筒7外侧。喇叭形钢护筒1的内径沿远离拉索密封筒7的方向逐步增大，喇叭形钢护筒1的外壁与索导管6内壁固定连接。图2是图1中沿A-A方向的剖视图，图3是图1中沿B-B方向的剖视图，为了突显出图3中喇叭形钢护筒1的截面与图2中喇叭形钢护筒1的截面的变化差异，图3中喇叭形钢护筒1的截面做了放大，而并非实际大小。喇叭形钢护筒1的轴线与索导管8的轴线共线，喇叭形钢护筒1的内表面是由直线和圆曲线组合而成的平曲线绕喇叭形钢护筒1的轴线旋转360度形成，圆曲线至喇叭形钢护筒1的轴线距离即为圆曲线的半径R。

平曲线的直线与圆曲线相切，圆曲线的半径R≥P/q，其中P为拉索力，q为喇叭形钢护筒径向承载能力；圆曲线的长度L≥2SR/H，其中S为拉索6的纵移量，H为拉索6上下锚点高度差。其中平曲线的直线与叭形钢护筒1的轴线平行，直线的长度不小于200mm，直线至喇叭形钢护筒1的轴线距离为拉索6的半径、橡胶垫5的厚度、3mm的制造误差之和。由直线绕喇叭形钢护筒1的轴线旋转360度形成的喇叭形钢护筒1的内表面是拉索6纵移的过度段，在拉索6纵移时，位于喇叭形钢护筒1的内表面直线范围内的拉索6不发生纵移，即杜绝了拉索6与拉索密封筒7的端口将受到较大的集中切割力。

喇叭形钢护筒1的外壁与索导管8内壁之间设有环向加劲肋3和径向加劲肋4，环向加劲肋3和径向加劲肋4与喇叭形钢护筒1的外壁焊接连接。径向加劲肋4不少于8道，径向加劲肋4沿喇叭形钢护筒1的外壁圆周均布排列，环向加劲肋3设有多个，环向加劲肋3的数量根据喇叭形钢护筒1的长度确定，多个环向加劲肋3沿喇叭形钢护筒1的轴线方向间隔均布排列，且多个环向加劲肋3的内径沿远离拉索密封筒7的方向逐步增大，相邻的两个环向加劲肋3之间的距离不大于200mm。

橡胶垫5，橡胶垫5的厚度在10mm左右，该橡胶垫5贴合在喇叭形钢护筒1的内壁上；在拉索6纵移时，拉索6的外壁与橡胶垫5贴合。

工作原理

本发明的一种适应结构纵移的锚固装置，该锚固装置在索导管8内设有适应拉索6纵向偏移的喇叭形钢护筒1，喇叭形钢护筒1的内表面是由直线和圆曲线组合而成的平曲线绕喇叭形钢护筒1的轴线旋转360度形成。在拉索6跟随主梁发生纵向偏移时，拉索6的外壁与喇叭形钢护筒1的内壁紧贴，限制拉索6与拉索密封筒7的端口发生偏移，将拉索6与拉索密封筒7的端口的集中切割力转移到喇叭形钢护筒1上。如图4所示，由于喇叭形钢护筒1增大了拉索6外壁与喇叭形钢护筒1内壁的接触面积，避免了拉索6的索体局部受到较大的集中切割力，提高了锚固系统的安全性。

为了提高喇叭形钢护筒1的结构强度，本锚固装置在喇叭形钢护筒1的外壁按设定顺序焊接径向加劲肋4、环向加劲肋3和端部环向加劲肋2，径向加劲肋4、环向加劲肋3和端部环向加劲肋2使索导管8与喇叭形钢护筒1形成一个整体，显著的提升喇叭形钢护筒1的结构强度，提高喇叭形钢护筒1的耐久性。为了减轻拉索6的表面磨损，本锚固装置在喇叭形钢护筒1的内壁上贴合有橡胶垫5，该橡胶垫5具有良好的柔韧性和耐磨性，拉索6的外壁与橡胶垫5接触时能够显著降低拉索6的表面磨损，对拉索6的外壁进行保护。

为了满足本锚固装置的使用性能要求，本高喇叭形钢护筒1形状和大小是根据喇叭形钢护筒的圆曲线段根据实际工程需要特殊设计。其圆曲线半径R不小于拉索力P和喇叭形钢护筒径向承载能力q之比；圆曲线的长度L不小于2倍的拉索的纵移量S乘以喇叭形钢护筒的半径R再除以拉索上下锚点高度差H。本锚固装置在喇叭形钢护筒1的大小和形状通过力学精确计算得出，满足本锚固装置的使用性能要求。

优选实施例方案，索导管8的一端焊接有锚垫板10，索导管8的另一端焊接有封锚板9，喇叭形钢护筒1外壁的两端分别设有端部环向加劲肋2，端部环向加劲肋2与索导管8的内壁焊接连接，环向加劲肋3与径向加劲肋4与索导管8的内壁贴合。本喇叭形钢护筒1、端部环向加劲肋2、环向加劲肋3与径向加劲肋4的结构材料屈服强度不小于345MPa，提高本锚固装置的径向力承载能力。

实施例2

参见图1至图3所示，本发明另一方面提供了一种适应结构纵移的锚固装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤1、索导管8由近锚段和远锚段两部分组成，近锚段为接近拉索密封筒7的一端，远锚段为远离拉索密封筒7的一端，将索导管8分成近锚段和远锚段用于方便端部环向加劲肋2与索导管8焊接。

步骤2、按设计好的平曲线加工出喇叭形钢护1，喇叭形钢护1的圆曲线半径R不小于拉索力P和喇叭形钢护筒径向承载能力q之比；圆曲线的长度L不小于2倍的拉索的纵移量S乘以喇叭形钢护筒的半径R再除以拉索上下锚点高度差H。

步骤3、喇叭形钢护1加工成型后，在喇叭形钢护筒1的内壁贴合橡胶垫5。

步骤4、在喇叭形钢护筒1的外壁按设定顺序焊接径向加劲肋4、环向加劲肋3和端部环向加劲肋2。

步骤5、将喇叭形钢护筒1部分套入索导管8的近锚段，按设定位置将喇叭形钢护筒1上接近拉索密封筒7一端的端部环向加劲肋2与索导管8的内壁焊接连接。

步骤6、套入索导管8的远锚段，把索导管8的近锚段和远锚段焊接成整体，并保证近锚段和远锚段的轴线重合。

步骤7、将喇叭形钢护筒1上远离拉索密封筒7一端的端部环向加劲肋2与索导管8的内壁焊接连接，将喇叭形钢护筒1与索导管8形成一个整体。

步骤8、在索导管8接近拉索密封筒7一端焊接锚垫板10，在索导管8远离拉索密封筒7一端焊接封锚板9。

步骤9、最后在索导管8内穿入拉索6进行张拉，实现主梁与辅助墩相连。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于，包括：

索导管(8)，所述索导管(8)内穿设有拉索(6)，拉索(6)通过拉索密封筒(7)与索导管(8)的一端固定连接；

喇叭形钢护筒(1)，所述喇叭形钢护筒(1)位于索导管(8)内，喇叭形钢护筒(1)的内径沿远离拉索密封筒(7)的方向逐步增大，所述喇叭形钢护筒(1)的外壁与索导管(8)内壁固定连接。

2.如权利要求1所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述喇叭形钢护筒(1)的外壁与索导管(8)内壁之间设有环向加劲肋(3)和径向加劲肋(4)，环向加劲肋(3)为圆环形，径向加劲肋(4)为长条形，环向加劲肋(3)和径向加劲肋(4)与喇叭形钢护筒(1)的外壁和索导管(8)内壁固定连接。

3.如权利要求2所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述径向加劲肋(4)不少于8道，径向加劲肋(4)沿喇叭形钢护筒(1)的外壁圆周均布排列，所述环向加劲肋(3)设有多个，多个环向加劲肋(3)沿喇叭形钢护筒(1)的轴线方向间隔均布排列，且多个环向加劲肋(3)的内径沿远离拉索密封筒(7)的方向逐步增大，相邻的两个环向加劲肋(3)之间的距离不大于200mm。

4.如权利要求1所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述喇叭形钢护筒(1)的轴线与索导管(8)的轴线共线，所述喇叭形钢护筒(1)的内表面是由直线和圆曲线组合而成的平曲线绕喇叭形钢护筒(1)的轴线旋转360度形成，圆曲线至喇叭形钢护筒(1)的轴线距离即为圆曲线的半径R；

所述喇叭形钢护筒(1)的内表面设有橡胶垫(5)，所述橡胶垫(5)贴合在喇叭形钢护筒(1)的内壁上，拉索(6)的外壁与橡胶垫(5)贴合。

5.如权利要求4所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述平曲线的直线与叭形钢护筒(1)的轴线平行，直线的长度不小于200mm，所述直线至喇叭形钢护筒(1)的轴线距离为拉索(6)的半径、橡胶垫(5)的厚度、3mm的制造误差之和。

6.如权利要求4所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述平曲线的直线与圆曲线相切，圆曲线的半径R≥P/q，其中P为拉索力，q为喇叭形钢护筒径向承载能力；圆曲线的长度L≥2SR/H，其中S为拉索(6)的纵移量，H为拉索(6)上下锚点高度差。

7.如权利要求1所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述索导管(8)的一端焊接有锚垫板(10)，索导管(8)的另一端焊接有封锚板(9)，所述喇叭形钢护筒(1)外壁的两端分别设有端部环向加劲肋(2)，端部环向加劲肋(2)与索导管(8)的内壁焊接连接，所述环向加劲肋(3)与径向加劲肋(4)与索导管(8)的内壁贴合。

8.如权利要求1所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述喇叭形钢护筒(1)在索导管(8)内位于远离拉索密封筒(7)的一端，喇叭形钢护筒(1)位于拉索密封筒(7)外侧。

9.如权利要求1所述的一种适应结构纵移的锚固装置，其特征在于：

所述喇叭形钢护筒(1)的结构材料屈服强度不小于345MPa。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种适应结构纵移的锚固装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

索导管(8)由近锚段和远锚段两部分组成，将索导管(8)分成近锚段和远锚段用于方便端部环向加劲肋(2)与索导管(8)焊接；

按设计好的平曲线加工出喇叭形钢护筒(1)，在喇叭形钢护筒(1)的内壁贴合橡胶垫(5)；

在喇叭形钢护筒(1)的外壁按设定顺序焊接径向加劲肋(4)、环向加劲肋(3)和端部环向加劲肋(2)；

将喇叭形钢护筒(1)部分套入索导管(8)的近锚段，按设定位置将喇叭形钢护筒(1)的其中一端的端部环向加劲肋(2)与索导管(8)的内壁焊接连接；

套入索导管(8)的远锚段，把索导管(8)的近锚段和远锚段焊接成整体，并保证近锚段和远锚段的轴线重合；

将喇叭形钢护筒(1)的另一端的端部环向加劲肋(2)与索导管(8)的内壁焊接连接，将喇叭形钢护筒(1)与索导管(8)形成一个整体；

在索导管(8)的其中一端焊接锚垫板(10)，在索导管(8)的另一端焊接封锚板(9)；

在索导管(8)内穿入拉索(6)进行张拉。