塔柱、索塔腹壁贯穿式锚固结构及斜拉桥的制作方法

1.本技术涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及一种塔柱、索塔腹壁贯穿式锚固结构及斜拉桥。


背景技术：

2.索塔锚固结构是荷载由斜拉索传递至桥塔的关键构造之一，索塔锚固结构的形式直接关系到桥塔受力性能、工程造价、施工安装便利性及斜拉索耐久性。对于目前索塔塔壁锚固、鞍座式锚固以及常规交叉锚固存在着对大跨度斜拉桥索塔锚固的适用性较差，钢锚箱和钢锚梁则用钢量大、成本较高问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种塔柱、索塔腹壁贯穿式锚固结构及斜拉桥，以解决适应性较差以及成本高等问题。
4.为了达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.本技术实施例一方面公开了一种塔柱，所述塔柱包括塔壁和腹壁，所述塔壁围设形成具有空腔的箱体，所述腹壁位于所述空腔内并与所述塔壁连接，所述腹壁将所述空腔分隔为多个腔室；所述塔柱内形成有拉索通道，所述拉索通道倾斜贯穿于所述塔柱一侧的横向所述塔壁、所述腹壁和所述塔柱另一侧的横向所述塔壁，用于穿设斜拉桥的拉索组件。
6.进一步地，所述塔柱还包括：
7.预埋钢管，埋设于所述塔壁和所述腹壁内，以形成所述拉索通道。
8.进一步地，所述塔柱还包括：
9.预应力束，埋设于所述塔壁和/或所述腹壁中，用于承载所述拉索组件对所述塔柱的作用力。
10.进一步地，所述预应力束包括：
11.横向预应力束，埋设于横向所述塔壁中，用于承载所述拉索组件对横向的所述塔壁的弯矩；和/或，
12.纵向预应力束，埋设于纵向所述塔壁和所述腹壁中，用于承载所述拉索组件对纵向所述塔壁的作用力。
13.本技术实施例一方面公开了一种索塔腹壁贯穿式锚固结构，包括：
14.索塔，所述索塔包括至少一个上述任意一项所述的塔柱；以及
15.拉索组件，所述拉索组件的一端固定于所述塔柱一侧的横向所述塔壁，所述拉索组件的另一端穿设于所述拉索通道。
16.进一步地，横向所述塔壁上形成有预留槽，所述拉索组件包括：
17.拉索，所述拉索的一端位于所述塔柱一侧的横向所述塔壁的所述预留槽中，所述拉索的另一端穿设于所述拉索通道；
18.锚垫板，设置于所述塔柱一侧的所述塔壁内靠近所述预留槽处；以及
19.锚具组件，所述拉索的一端穿设于所述锚垫板，通过所述锚具组件和所述锚垫板固定于所述预留槽内。
20.进一步地，所述锚具组件包括：
21.锚杯，所述锚杯内部设有贯穿的通孔，所述通孔的直径沿所述锚杯的一端向另一端递减；
22.连接筒，所述连接筒位于所述拉索通道内，与所述锚杯上靠近所述通孔直径小的一端连接，所述拉索穿设于所述连接筒和所述锚杯；
23.锚板，所述锚板设置在所述锚杯靠近所述通孔直径大的一侧，所述拉索的一端固定于所述锚板；
24.后盖，所述后盖罩设在所述锚杯上以密封所述锚杯的通孔；以及
25.锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述锚杯螺纹连接，用于固定所述锚杯于所述预留槽内。
26.进一步地，所述拉索组件还包括防水罩，所述防水罩罩设于所述锚具组件。
27.进一步地，所述锚垫板与所述拉索的轴线垂直设置。
28.进一步地，所述拉索组件分为两组，两组所述拉索组件间隔设置，两组所述拉索组件张拉方向相反，每组所述拉索组件中的每个拉索组件张拉方向相同。
29.本技术实施例另一方面公开了一种斜拉桥，包括：
30.梁体；
31.上述任意一项所述的锚固结构，所述拉索组件的另一端穿设于所述拉索通道后与所述梁体固定。
32.进一步地，所述索塔包括横梁和两个所述塔柱，所述横梁连接两个所述塔柱，所述梁体位于两个所述塔柱之间。
33.本技术实施例公开的一种塔柱、索塔腹壁贯穿式锚固结构及斜拉桥，通过腹壁将塔壁围成的空腔分隔成多个腔室，塔柱内的拉索通道倾斜贯穿于塔柱一侧的横向塔壁、腹壁和塔柱另一侧的横向塔壁，拉索组件穿设在拉索通道内，利用腹壁混凝土的受压性能，将拉索组件水平分力对塔壁的拉力转为对塔壁和腹壁的压力，受力性能好，减少了钢结构的使用，经济性好。
附图说明
34.图1为本技术实施例提供的一种索塔腹壁贯穿式锚固结构沿顺桥向的局部剖视图；
35.图2为图1的俯视方向的横断面结构示意图；
36.图3为图2中的第一腔室或第二腔室的形状示意图；
37.图4为图1中a处的放大示意图。
38.附图标记说明
39.塔柱1；塔壁11；空腔111；第一稳定区111a；过渡区111b；第二稳定区111c；第一腔室1111；第二腔室1112；横向塔壁112；第一横向塔壁1121；第二横向塔壁1122；纵向塔壁113；预留槽114；安装面114a；安装口114b；安装孔114c；腹壁12；预埋钢管13；预应力束14；横向预应力束141；纵向预应力束142；拉索通道15；拉索组件2；拉索21；锚垫板22；抵接面
22a；定位孔22b；锚具组件23；锚杯231；通孔231a；凹口231b；连接筒232；锁紧螺母233；凝固剂234；锚板235；后盖236；防水罩24。
具体实施方式
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术宗旨的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
41.下面结合附图及具体实施例对本技术再做进一步详细的说明。本技术实施例中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个特征。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
42.在本技术实施例的描述中，“横向”、“纵向”、“竖向”等方位或位置关系为基于附图1和图2所示的方位或位置关系，顺桥向是指桥梁的中轴线方向，即路线的延伸方向；横桥向指的是垂直于桥梁中轴线的方向。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
43.目前，斜拉索在桥塔上的锚固形式有塔柱侧壁锚固、鞍座式锚固、常规交叉锚固、钢锚梁锚固和钢锚箱锚固五种形式。
44.塔柱侧壁锚固多用于中小吨位斜拉索在塔柱空心段的锚固，上塔柱塔壁内侧需设置锚垫板，在锚固区需要布置较多环向预应力钢束(纵横向预应力钢束)来平衡塔壁拉应力，锚固区构造及施工复杂。
45.鞍座式锚固多用于混凝土部分斜拉桥的索塔锚固，构造相对简单，但设计施工需考虑不平衡索力导致的拉索滑动问题。
46.常规交叉锚固多用于中小吨位斜拉索在塔柱实心段的锚固，构造及施工相对简单，用于大吨位斜拉索桥塔实心段时混凝土用量较大、经济性较差。
47.钢锚梁锚固和钢锚箱锚固通过钢结构来承受斜拉索水平分力，塔柱混凝土来承受斜拉索竖向分力，受力明确、但板件较多、用钢量大，现场吊装重量大、施工复杂。
48.有鉴于此，本技术实施例公开了一种塔柱，请参阅图1至图2，塔柱1包括塔壁11和腹壁12，塔壁11围设形成具有空腔111的箱体，例如空腔111沿竖向延伸；腹壁12位于空腔111内并与塔壁11连接，腹壁12将空腔111分隔为多个腔室，例如腹壁12沿竖向延伸设置，并沿纵向即顺桥向连接塔壁11，将空腔111分隔为沿横桥向排列的两个腔室，两个腔室分别命名为第一腔室1111和第二腔室1112；塔壁11和腹壁12构成“单箱双室”的塔柱结构，塔壁11和腹壁12一般为一体成型浇筑。塔壁11包括横向塔壁112和纵向塔壁113，横向塔壁112为塔柱沿横桥方向设置，纵向塔壁113沿塔柱的沿顺桥方向设置，横向塔壁112包括相对设置的第一横向塔壁1121和第二横向塔壁1122。以图2为例，塔壁11的上、下两侧的命名为纵向塔壁113，塔壁的左、右两侧的命名为横向塔壁112，其中塔壁11左侧的命名为第一横向塔壁1121，塔壁11在右侧的命名为第二横向塔壁1122，即第一横向塔壁1121和第二横向塔壁1122分别沿横桥向相对设置。塔柱1内形成有拉索通道15，拉索通道15倾斜贯穿于塔柱1一侧的横向塔壁112、腹壁12和塔柱1另一侧的横向塔壁112；具体地，拉索通道15倾斜贯穿于
第一横向塔壁1121、腹壁12和第二横向塔壁1122，用于穿设斜拉桥的拉索组件2。
49.本实施例中采用腹壁12将塔壁11围设的空腔111分隔成多个腔室，相比实心塔柱，减少了混凝土的使用，适用于大吨位斜拉桥。拉索组件2穿设在拉索通道15内，利用塔壁11和腹壁12的混凝土可以受压的性能，将拉索组件2对塔壁11的拉力转为对塔壁11和腹壁12的压力，减少了钢结构的使用，经济性好。
50.在一实施例中，每个腔室的形状请参阅图3，腔室包括互相连通的第一稳定区111a、过渡区111b以及第二稳定区111c。具体地，第一稳定区111a和第二稳定区111c的形状可以为等腰梯形，过渡区111b的形状可以是长方形。等腰梯形和长方形的各个角还可以通过圆角平滑过渡处理，例如用半圆形或半椭圆形替代等腰梯形与长方形连接。塔柱1结构形成腔室的这种形状，加强了塔壁11和腹壁12的连接强度，减少了应力集中。
51.在一实施例中，塔柱1包括预埋钢管13，预埋钢管13的横截面可以是圆形，倾斜埋设于腹壁12和塔壁11，以形成拉索通道15。具体地，预埋钢管13倾斜向下设置，预埋钢管13贯穿第一横向塔壁1121或第二横向塔壁1122。
52.本实施例中通过设置预埋钢管13，有利于形成拉索通道15，便于拉索组件2的安装以及更换拉索组件2；避免了拉索组件2直接与塔壁11接触导致磨损，提高拉索组件2的寿命。
53.在一实施例中，塔柱1还包括预应力束14，埋设于塔壁11和/或腹壁12内。具体地，预应力束14水平方向平行或者垂直腹壁12，用于承载拉索组件2对塔柱1的作用力，提高索塔的稳定性。本技术由于采用腹壁12承受拉索组件2的压力，相比现有技术，可以减少预应力束14的使用数量。
54.在一实施例中，预应力束14包括横向预应力束141和纵向预应力束142。横向预应力束141埋设于横向塔壁112即第一横向塔壁1121和第二塔壁113中，用于承载拉索组件2对横向塔壁112的弯矩；纵向预应力束142埋设在纵向塔壁113和腹壁12中，用于承载拉索组件2对纵向塔壁113的作用力。
55.可以理解的是，对于斜拉桥而言，拉索21对塔柱1的作用力可以分解为三个方向的作用力，即横向、纵向以及竖向，所以塔柱1内一般要设置三个方向的预应力束14来抵御拉力导致塔柱1变形，由于塔柱1的竖向方向是由混凝土堆叠而成，混凝土受压性能好，因此在一般不考虑竖向的作用力，可以只考虑横、纵两个方向即可。
56.本实施例一方面提供了一种索塔腹壁贯穿式锚固结构，包括索塔和拉索组件2。索塔包括至少一个塔柱1；拉索组件2的一端固定于塔柱1一侧的横向塔壁112，拉索组件2另一端穿设于拉索通道15中。具体地，拉索组件2的一端固定于塔柱1一侧的横向塔壁112，拉索组件2另一端经拉索通道15倾斜穿设于腹壁12和塔柱1另一侧的横向塔壁112。例如，拉索组件2的一端固定于第一横向塔壁1121，拉索组件2另一端沿纵向向下倾斜穿设于腹壁12和第二横向塔壁1122后与梁体固定。
57.本实施例通过在塔柱1上设置拉索组件2，拉索组件2一端固定塔柱1一侧的横向塔壁112，另一端穿设在拉索通道15内，能够提高塔柱1的稳定性。
58.在一实施例中，拉索组件2可以为一组或者多组。具体地，拉索组件2为两组，两组拉索组件2沿顺桥向投影间隔设置，两组拉索组件2的张拉方向相反，即两组拉索组件2沿横桥向投影交错设置，每组拉索组件2中的每个拉索组件2张拉方向相同。
59.需要说明的是，本技术实施例中的“张拉方向”泛指拉索组件2的大体方向，不是指每个拉索组件2的具体张拉角度对应的具体方向。两组拉索组件2的张拉方向相反，是指沿顺桥向其中一组的每个拉索组件2张拉在塔柱1的一侧梁体上，另一组的每个拉索组件2张拉在塔柱1的另一侧梁体上。每组拉索组件2中的每个拉索组件2张拉方向相同，是指每组内的每个拉索组件2张拉在塔柱1同一侧的梁体上。
60.本实施例中每组中的多个拉索组件2分担斜拉桥受到的压力，减轻了塔柱1单点的负荷，通过两组交错设置，可以满足塔柱1两侧梁体的支撑要求，节省了成本。
61.在一实施例中，腹壁12的数量为一个，两组拉索组件2沿竖向投影间隔穿设于腹壁12。腹壁12的数量也可以为多个，例如两个腹壁12间隔设置，塔壁11围设的空腔被分隔为三个腔室，每个腹壁12中穿设有一组张拉方向相同的拉索组件2，或每个腹壁12中穿设有两组张拉方向相反的拉索组件2。
62.在一实施例中，横向塔壁112上形成有预留槽114。具体地，沿横向桥投影，预留槽114形成在第一横向塔壁1121和第二横向塔壁1122远离腹壁12的一侧，即形成在第一横向塔壁1121和第二横向塔壁1122外侧，位于腹壁12沿拉索组件14方向的延长面内。
63.在一实施例中，拉索组件2包括拉索21、锚垫板22以及锚具组件23。拉索21的一端位于塔柱1一侧的横向塔壁112的预留槽114中，拉索21的另一端穿设在拉索通道15内；例如，拉索21的另一端可以穿设于腹壁12和塔柱1另一侧横向塔壁112后与梁体固定；拉索21可以由多根绞线或平行线组成，拉索21的材质可以是钢和/或碳纤维复合材料等。锚垫板22设置于塔柱1一侧的塔壁11内靠近预留槽114处；例如，锚垫板114可以与预埋钢管13的一端抵接；拉索21的一端穿设于锚垫板22，通过锚具组件23和锚垫板22固定于预留槽114内。例如，锚垫板22一侧为抵接面22a，预埋钢管13一端在抵接面22a与锚垫板22抵紧。
64.可以理解的是，预留槽114设置塔壁11上，两塔壁11上拉索21对塔柱1的纵向分力方向是相反的，变为向内挤压塔壁11和腹壁12，而塔柱1的材质主要为混凝土，有良好的受压性能，所以能够稳固塔柱1。
65.本实施例中通过锚具组件23和锚垫板22将拉索21一端固定在预留槽114内，能够为拉索21的拉力提供固定支撑点。
66.具体地，沿横桥向投影，预留槽114与塔壁11围成直角三角形，一直角边为安装面114a，安装面114a上具有安装孔114c，锚具组件23可以穿过安装孔114c与拉索21连接。斜边为安装口114b，锚具组件23配合锚垫板22在安装面114a对拉索21进行固定。例如，锚垫板22预埋在塔壁11内，锚垫板22与安装面114a对应设置，即锚垫板22的一面与安装面114a平齐，锚垫板22上形成定位孔22b，定位孔22b与安装孔114c对应设置。设置预留槽114便于安装工具对槽内的锚具组件23进行操作。
67.在一实施例中，预留槽114可以是一体成型的，例如用架设模板的方式一体浇筑出预留槽。
68.在一实施例中，锚垫板22与拉索21的轴线垂直。便于拉索21与锚具组件23固定，通过拉索组件2的张拉稳定性。
69.在一实施例中，锚垫板22的材质可以是铁、钢或者合金等。
70.在一实施例中，拉索组件2还包括防水罩24，防水罩24罩设于锚具组件23，防止雨水腐蚀锚具组件23，造成锚固失效。具体地，防水罩24下部通过紧固件与锚垫板22连接。紧
固件可以是高强螺栓。
71.在一实施例中，请参阅图4，锚具组件23包括锚杯231、连接筒232以及锁紧螺母233。锚杯231内部设有贯穿的通孔231a，通孔231a的直径沿锚杯231的一端向另一端递减；连接筒232位于拉索通道15内；例如连接筒232可以位于预埋钢管13内；连接筒232与锚杯231靠近通孔231a直径小的一端连接，拉索21通过连接筒232与锚杯231连接。具体地，锚杯231可以与连接筒232一体成型，锚杯231外表面具有螺纹，锁紧螺母233与锚杯231螺纹连接，用于固定锚杯231于预留槽114内。
72.本实施例中将拉索21固定在锚杯231内，通过锁紧螺母233与锚杯231连接，将锚杯231固定在预留槽114内，为拉索21提供稳定的支撑点。
73.在一实施例中，锚杯231一端位于预埋钢管13内与连接筒232连接；具体地，锚杯231通孔231a直径小的一端位于预埋钢管13内，该端具有与凹口231b，连接筒232通过凹口231b与锚杯231连接。凹口231b与连接筒232的连接方式可以是焊接或者卡接等。
74.在一实施例中，凹口231b与连接筒232的连接方式可以是凹口231b具有内螺纹，连接筒232一端具有外螺纹，通过螺纹旋合将锚杯231与连接筒232固定。操作简单，易于实现。
75.在一实施例中，锚具组件23包括凝固剂234，能够使拉索21稳固在锚杯231通孔231a内。具体地，拉索21一端分散成绞线，穿过连接筒232后进入锚杯231通孔231a，通过将向通孔231a内添加凝固剂234，使绞线211凝固在通孔231a内，无法拔出。凝固剂234可以是环氧铁浆或者环氧砂浆等。
76.在一实施例中，锚具组件23还包括锚板235，锚板235设置在锚杯231靠近通孔231a直径大的一端内，拉索21的一端固定于锚板235。具体地，拉索21的绞线穿过锚板235，通过紧固件将绞线固定在锚板235上，用于紧固拉索21。
77.在一实施例中，锚具组件23还包括后盖236，后盖236罩设锚杯231上，以密封锚杯231的通孔231a，防止凝固剂234凝固不完全，避免雨水腐蚀锚杯231，提高锚杯231的使用寿命。
78.本技术实施例另一方面提供了一种斜拉桥，包括梁体和上述任意一种锚固结构，其中，锚固结构包括索塔和拉索组件2。索塔包括至少一个塔柱1；拉索组件2的一端固定于塔柱1一侧的横向塔壁112，拉索组件2另一端穿设于拉索通道15后与梁体固定。
79.在一实施例中，索塔包括横梁和两个塔柱1，横梁连接两个塔柱1，形成类似h形的索塔，梁体位于两个塔柱1之间。横梁用于加固斜拉桥，提高了斜拉桥的稳定性。
80.在一实施例中，索塔为包括一个塔柱1的单柱塔。
81.以上所述，仅为本技术的较佳实施例而已，并非用于限定本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围之内。