铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构

摘要

铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构，旨在将索力均匀地传递给主桁结构，具有良好的整体性，而且焊缝等关键部位不产生较大的应力集中现象，提高结构的抗疲劳性能。它包括由主桁上弦两侧节点板直接向上延伸形成一对整体锚拉板(11、12)，以及设置在该对整体锚拉板(11、12)上部之间且与之固定连接的钢锚箱(20)；钢锚箱(20)内固定设置有供斜拉索穿过的钢套管(N7)，钢套管(N7)的斜拉索轴线(4)与主桁节点中心线(1)、上弦系统线(2)、斜腹杆系统线(3)交汇。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路钢桁梁斜拉桥，特别涉及运用于铁路钢桁梁斜拉桥的索梁锚固结构。

背景技术

随着桥梁建设技术的进步，斜拉桥得到迅速发展，越来越来多的大跨度斜拉桥得到了设计建造。对大跨度斜拉桥为了减轻结构重量、提高结构的强度，主梁一般采用钢结构。而斜拉索与钢梁之间的锚固连接处理是设计的关键问题之一。索梁锚固结构是一个局部应力大、传力复杂的区域，它要将从斜拉索传递来的巨大索力分散到主梁截面。设计时应尽量使力线流畅，避免出现过大的应力集中现象，否则，在长期动载和静载作用下，可能出现疲劳或强度破坏。

大跨度斜拉桥主梁多采用钢箱梁结构。目前，大跨度钢箱梁斜拉桥中常见的索梁锚固结构主要有以下4种：

1、锚箱式索梁锚固结构。该锚固结构设置锚固梁(块)，将锚固梁(块)用焊接或高强螺栓与主梁连接，斜拉索锚固在锚固梁(块)上；也有将主梁外仲出牛腿作为锚固梁。由于锚固梁(块)在多个方向需要补强，在设计时一般做成锚箱。日本的六甲大桥、柜石岛大桥、多多罗大桥、我国南京长江一桥等都采用了这种锚固结构。该锚固结构存在的主要不足是，连接腹板位于锚箱底板外侧的区域上容易产生严重的应力集中。

2、耳板式索梁锚固结构。由主梁的腹板向上伸出一块耳板，斜拉索通过铰或钢管锚固在耳板上，索力直接由耳板传给主梁的腹板。法国的诺曼底大桥采用的即是这种锚固结构。该锚固结构中，由于销轴对销孔壁的挤压，在孔壁形成了巨大的局部压力，可能导致局部受压失稳或材料屈服，且由于耳板在销孔附近极大的局部应力要求使用具有很高屈服强度的特殊钢材。

3、锚管式索梁锚固结构。是在主梁或纵梁的腹板上安装一根钢管，斜拉索锚固于钢管，索力通过钢管传递给主梁或纵梁的腹板。日本的名港西大桥、生口大桥以及我国的广东汕头宕石大桥均采用了这种锚固结构。该锚固结构存在的主要不足是，主梁腹板和锚管在接触挤压处容易出现较大的应力集中。

4、锚拉板索梁锚固结构。该锚固结构是将钢板作为锚拉板，锚拉板由上、中、下二部分组成：锚拉板上部开槽，槽口内侧焊于锚管外侧，斜拉索穿过锚管并用锚具锚固在锚管底部；锚拉板下部直接用焊缝与主梁上翼板焊接；锚拉板中部除了满足安装锚具的空间需要之外，还需连接上、下两部分。为了补偿开槽部分对锚拉板截面的削弱，以及增强其横向刚度与整体性，锚拉板的两侧焊接加劲板。另外，为确保索力均匀地传给主梁，与锚拉板连接区域的主梁上翼板加厚，钢主梁腹板增设加劲板。采用这种锚固结构的有加拿大的安纳西斯桥和我国福建青州闽江大桥与湛江海湾大桥。该锚固结构存在的主要不足是，锚拉板在焊缝附近出现较为严重的应力集中，且容易在焊缝根部较早出现塑性区。

另外，上述索梁锚固结构均用于钢箱梁，而对于钢桁梁斜拉桥，上述锚固结构将会有更大局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构，可将索力均匀地传递给主桁结构，具有良好的整体性，而且焊缝等关键部位不产生较大的应力集中现象，提高结构的抗疲劳性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构，其特征是：它包括由主桁上弦两侧节点板直接向上延伸形成一对整体锚拉板，以及设置在该对整体锚拉板上部之间且与之固定连接的钢锚箱；钢锚箱内固定设置有供斜拉索穿过的钢套管，钢套管的斜拉索轴线与主桁节点中心线、上弦系统线、斜腹杆系统线交汇。

本发明的有益效果是，由整体式锚拉板与钢锚箱复合构成索梁锚固结构，整体式锚拉板与主桁上弦节点板融为一体，具有良好的整体性，有效地克服了现有各种索梁锚固结构的缺点，并避免了板件连接过程中产生的缺陷问题，同时也方便工程制作；钢锚箱、整体式锚拉板及主桁上弦杆三者之间紧密结合、布置紧凑，减少了锚拉板的长度和连接用的螺栓或焊缝的材料，焊缝等关键部位不产生较大的应力集中现象，提高结构的抗疲劳性能；斜拉索锚头位置相对较低，便于后期对斜拉索锚头及锚固结构的检查维护；斜拉索轴线与主桁节点中心线、上弦系统线、斜腹杆系统线交汇，传力过程明确，传力途径简短；钢锚箱内部完全封闭，很好地解决了钢锚箱内部的防腐问题。

附图说明

本说明书包括如下五幅附图：

图1是本发明整体复合式索梁锚固结构和结构示意图；

图2是沿图1中A-A线的剖面图；

图2是沿图1中B-B线的剖面图；

图4是沿图1中C-C线的剖面图；

图5是图2中局部D的放大视图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：节点中心线1、上弦系统线2、斜腹杆系统线3、斜拉索轴线4、整体锚拉板11、整体锚拉板12、钢锚箱20、后封闭板N1、纵承压板N2、圆弧过渡段N2a、横承压板N3、前封闭板N4、垫板N5、加劲肋N6、钢套管21。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图3，本发明的铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构，它包括由主桁上弦两侧节点板直接向上延伸形成一对整体锚拉板11、12，以及设置在该对整体锚拉板11、12上部之间且与之固定连接的钢锚箱20。即由整体式锚拉板11、12与钢锚箱20复合构成索梁锚固结构，整体式锚拉板11、12与主桁上弦节点板融为一体，具有良好的整体性，提高结构的抗疲劳性能，有效地克服了现有各种索梁锚固结构的缺点，并避免了板件连接过程中产生的缺陷问题，同时也方便工程制作。钢锚箱20、整体式锚拉板11、12及上弦杆三者之间紧密结合、布置紧凑，减少了锚拉板的长度和连接用的螺栓或焊缝的材料，因此能节省整个锚固结构所使用材料。斜拉索锚头位置相对较低，便于后期对斜拉索锚头及锚固结构的检查维护。钢锚箱20内固定设置有供斜拉索穿过的钢套管N7，钢套管N7的斜拉索轴线4与主桁节点中心线1、上弦系统线2、斜腹杆系统线3交汇，传力过程明确，传力途径简短。

参照图2，所述钢锚箱20包括由一对横承压板N3和一对纵承压板N2构成的井字形结构，纵承压板N2的横向两端与整体锚拉板11、12焊接，即钢锚箱20两侧均与整体锚拉板11、12连接，受力均匀，不存在偏心集中力问题。参照图5，为避免焊缝端部应力集中现象，所述纵承压板N2与整体锚拉板11、12焊接的端部具有圆弧过渡段N2a。参照1和图4，为进一步增强钢锚箱20的受力特性，所述纵承压板N2外侧表面上间隔设置有加劲肋N6，各加劲肋N6与纵承压板N2、垫板N5焊接。

参照图1和图2，所述井字形结构的前端上焊接有垫板N5和前封闭板N4，后端上焊接有后封闭板N1，前封闭板N4、后封闭板N1且与整体锚拉板11、12焊接形成密封的箱形结构。钢锚箱20内部完全封闭，很好地解决了钢锚箱20内部的防腐问题。所述钢套管N7穿过前封闭板N4、后封闭板N1且焊接固定于其上。

以上所述只是用图解说明本发明铁路钢桁梁斜拉桥整体复合式索梁锚固结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。