扣、锚索系统双向简支无扭转塔顶张拉锚固方法

摘要

扣、锚索系统双向简支无扭转塔顶张拉锚固方法，涉及一种桥梁工程中大跨度拱桥的施工方法，具体是塔顶张拉锚固方法。是在扣索塔架顶设置数个纵向分配梁体系，于纵向分配梁体系上设置横向张拉锚梁，其中心与扣索塔架中心重合，扣、锚索的塔顶锚点对称布置于横向张拉锚梁中心两侧，且穿过张拉锚梁的截面形心并锚固在张拉锚梁上，扣、索锚固张拉点集中布置于扣索塔架顶上，扣、锚索力线中心交于横向张拉锚梁中心和扣索塔架中心。本发明结构科学合理，可避免横向张拉锚梁扭转，扣索塔架受扭；本发明结构受力明确合理简单、荷载传递均匀，避免了扣索塔架顶产生不平衡水平力和偏心弯矩，使用方便、劳动效率高、经济实用、施工条件好。

说明书

技术领域

本发明涉及种桥梁工程中大跨度拱桥的施工方法，具体是塔顶张拉锚固方法。

背景技术

扣、锚索系统配合缆索吊装系统进行节段拼装的施工方法是目前应用于大跨度拱 桥裸拱无支架施工比较普遍的一种施工方法，主要是利用缆索吊装系统吊装拱段，随 着拱段吊装利用扣、锚索系统对已架拱段进行逐段悬挂固定和标高调节，直至合龙。 传统的扣、锚索系统中大部分均将扣、锚索独立设置，扣索和锚索的一端分别锚固在 拱段前端的吊点和后锚碇处，另一端均锚固在扣索塔架顶顺桥向布置的张拉锚梁两端 (若扣、锚索为一体，则为索鞍处)。对于独立设置的扣、锚索，由于多根扣索在拱段 上的锚点位置各不相同，而与之相对应的各根锚索均锚固在同一个锚碇上，在每组扣、 锚索水平分力相等的前提下，势必造成扣、锚索竖向分力不相等；由于扣索在张拉锚 梁的锚点和锚索在张拉锚梁的锚点均不与扣索塔架中心重合，则在张拉锚梁对扣索塔 架顶的竖向合力中心将偏离扣索塔架中心从而产生较大的偏心弯矩，对扣索塔架的设 计造成困难；与此同时，对于采用一体式的扣、锚索，在扣索塔架顶设置索鞍，通过 索鞍的位置扣、锚索索力相等，但是由于扣、锚索倾角不相等，势必造成索鞍对扣索 塔架顶作用固有的不平衡水平力。对于大跨度桥梁，过大的水平力对扣索塔架的设计 影响巨大。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种结构受力明确合理简单、荷载传递 均匀，使用方便、劳动效率高、经济实用、施工条件好的扣、锚索系统双向简支无扭 转塔顶张拉锚固方法。

本发明目的的实现方式为，扣、锚索系统双向简支无扭转塔顶张拉锚固方法，是 在扣索塔架5顶设置数个纵向分配梁体系2，于纵向分配梁体系2上设置横向张拉锚 梁1，其中心与扣索塔架中心重合，扣索3、锚索4的塔顶锚点对称布置于横向张拉 锚梁1中心两侧，且穿过张拉锚梁的截面形心并锚固在张拉锚梁上，扣索3、锚索4 锚固张拉点集中布置于扣索塔架顶上，扣、锚索力线中心交于横向张拉锚梁中心和扣 索塔架中心。

本发明各组扣、锚索力线交点均在扣塔中心线上，横向张拉锚梁截面形心也保持 与扣索塔架中心线一致，扣、锚索力线通过横向张拉锚梁截面形心，使横向张拉锚梁 形成双向简支无扭转自平衡式受力体系，避免竖向合力偏心引起的偏心弯矩导致格构 式扣索塔架各立柱受力不均匀受力明确合理，可避免横向张拉锚梁由于荷载合力中心 偏离截面形心而受扭；扣、锚索锚点对称均匀布置于横向张拉锚梁两侧，使横向张拉 锚梁在水平和竖直两个方向荷载对称从而形成双向简支受力体系，且横向张拉锚梁无 扭转趋势，从而避免扣索塔架受扭；横向张拉锚梁传力通过强大的分配梁体系，均匀 传递至各个立柱，并且张拉点集中布置于扣塔上，张拉设备使用方便，提高了劳动效 率；

本发明从结构布置上对以往扣、锚索塔顶张拉锚固系统进行改进，进而衍生出的 一种新型扣、锚索塔顶张拉锚固方法，结构受力明确合理简单，荷载传递均匀，避免 了扣索塔架顶产生不平衡水平力和偏心弯矩，经济实用，施工条件好；锚索锚固张拉 点集中布置于扣索塔架顶上，张拉设备使用方便，提高了劳动效率。

说明书附图

图1是扣、锚索系统双向简支无扭转塔顶张拉锚固立面布置图

图2是图1的侧面布置图

图3是图1的平面布置图

图4a、b是水平方向受力计算图式(一)、(二)

图5是竖直方向受力计算图式

图6是采用双向简支无扭转塔顶张拉锚固技术的扣索塔架受力状态

图7是采用纵向张拉锚梁的扣索塔架受力状态

图8是采用一体式扣、锚索和索鞍的扣索塔架受力状态

具体实施方式

参照图1、2、3，本发明是在扣索塔架5顶设置数个纵向分配梁体系2，于纵向 分配梁体系2上设置横向张拉锚梁1，其中心与扣索塔架中心重合，扣索3、锚索4 的塔顶锚点对称布置于横向张拉锚梁1中心两侧，且穿过张拉锚梁的截面形心并锚固 在张拉锚梁上，扣索3、锚索4锚固张拉点集中布置于扣索塔架顶上，扣、锚索力线 中心交于横向张拉锚梁中心和扣索塔架中心。

在扣索塔架顶设置数个顺桥向分配梁体系，保证横向张拉锚梁的反力均匀的传递 至扣索塔架。横向张拉锚梁应具有足够的强度和刚度以满足扣、锚索的锚固的要求。 扣、锚索的锚点对称均匀分布在横向张拉锚梁中心两侧。在拱段吊装过程中，根据计 算得出各拱段悬挂所需的扣索索力，按照扣索塔架无水平力的原则取各组扣、锚索水 平分力，依据扣、锚索的实际布置位置，即可计算得到各根锚索所需的索力，并以此 指导扣、锚索张拉。

参照图4a、b-8，本发明的力学原理如下；

扣、锚索的塔顶锚点对称布置于横向张拉锚梁两侧，扣、锚索力线中心交于横向 张拉锚梁中心和扣索塔架中心，扣、锚索水平分力大小相等且方向相反，竖向分力均 作用在扣塔中心线上，从而对横向张拉锚梁形成双向简支无扭转且水平力自平衡的受 力体系，受力简单：横向张拉锚梁传力通过强大的分配梁体系均匀传递至各个立柱。 从而使得扣、锚索在塔顶锚固对扣索塔架顶既不产生不平衡水平力，又避免了竖向合 力偏心于扣索塔架中心所产生的偏心弯矩而导致格构式扣索塔架的各根立柱受力不 均匀。

设扣索力为Nk(水平分力为Nkh，竖向分力为Nkv)，锚索力为Nm(水平分力 为Nmh，竖向分力为Nmv)，力线中心均作用于张拉锚梁截面形心，则张拉锚梁不 受扭，且：

(1)水平方向，由扣、锚索水平分力Nkh和Nmh大小相等方向相反，可得 张拉锚梁两支点水平支反力Rh，水平方向受力计算图式见图4a(其中L为张拉锚 梁两支点间距)：

Rh＝(∑Nkh-∑Nmh)/2＝0

扣、锚索水平分力相互抵消后，塔顶张拉锚梁无水平支反力。

若将锚索力的两个作用点视为支点，塔顶张拉锚梁的水平支反力视为大小为0 的荷载，其受力形态类似跨度为a的简支梁，锚索支反力R＝Nmh。水平方向受力计 算图式见图4b：

R＝Nmh＝∑Nkh/2

式中a为锚索力两支点的间距。

(2)竖直方向，扣、锚索竖向分力Nkv和Nmv对称分布于横向张拉锚梁两侧， 其力线中心均作用于张拉锚梁中心，竖直方向受力计算图式见图5，张拉锚梁两支点 竖向支反力Rv：

Rv＝(∑Nkv+∑Nmv)/2＝∑Nkv/2+∑Nmv/2

扣、锚索竖向分力的合力通过横向张拉锚梁均匀传递，受力形态为跨度为L的 简支梁。

(3)采用双向简支无扭转塔顶张拉锚固技术张拉完成后，扣、锚索3、4体系形 成类似斜拉桥的受力形态，扣索塔架5承受的扣、锚索水平分力的合力H＝0、偏心 弯矩M＝0，承受的竖向合力为V。扣索塔架顶部受力状态见图6。

V＝∑Nkv+∑Nmv

(4)采用纵向张拉锚梁6的扣索塔架承受的扣、锚索水平分力的合力H＝0，竖 向合力为V，偏心弯矩为M；扣索塔架顶部受力状态见图7。(其中，L1为扣索力作 用点中心到扣索塔架中心的水平距离，L2为锚索力作用点中心到扣索塔架中心的水 平距离，其余同(3)，

V＝∑Nkv+∑Nmv

M＝∑Nkv×L1-∑Nmv×L2

(5)采用一体式扣、锚索和索鞍7的扣索塔架的中心与扣、锚索力作用点重合， 承受的扣、锚索水平分力的合力为H，竖向合力为V，偏心弯矩M＝0。扣索塔架顶 部受力状态见图8。(其中，α角为扣索的竖直倾角，β？角为锚索的竖直倾角，其 余同(3)，

V＝∑Nkv+∑Nmv

H＝∑Nkh-∑Nmh＝∑Nk×COSα-∑Nm×COSβ＝∑Nk×(COSα-COSβ)。