橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)。它包括錨拉板，所述錨拉板上部開有上端窄下端寬的槽口，所述槽口上部內(nèi)嵌錨拉管，所述錨拉管頂部焊接上檔板、底部焊接錨墊板，所述上檔板上面設(shè)有上套筒，上套筒與錨拉管同軸，所述錨拉板包括兩塊上錨拉板和一塊下錨拉板，所述錨拉管下部外表面焊接有承壓板，所述承壓板與錨墊板間隔一定距離且相互平行。本發(fā)明通過設(shè)置承壓板來增加結(jié)構(gòu)的傳力途徑，結(jié)構(gòu)受力安全、傳力可靠、抗疲勞性能優(yōu)越，能很好克服錨固結(jié)構(gòu)應力集中、局部變形、疲勞裂紋問題，確保結(jié)構(gòu)的受力安全和使用壽命。
【專利說明】橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié) 構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋼梁斜拉橋的斜拉索與鋼梁連接結(jié)構(gòu)即索梁錨固結(jié)構(gòu)，其作為直接承受和傳遞斜 拉索索力的結(jié)構(gòu)，是斜拉橋最為關(guān)鍵且受力最復雜的區(qū)域之一。
[0003] 目前，錨拉板類的索梁錨固結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要由錨拉板1、錨拉管4和錨 墊板5及其兩側(cè)的加勁板9構(gòu)成，其與鋼主梁之間的錨固方法一般有兩種做法，一種是將錨 拉板1直接與鋼主梁的橋面板14焊接（與縱腹板13中心對齊），二是錨拉板1穿過橋面板 14,使其直接與縱腹板13相連，這兩種做法斜拉索的索力都是通過錨拉板1傳給主梁的縱 腹板13和橋面板14。但這種索力直接由錨拉板結(jié)構(gòu)傳遞給縱腹板的單一傳力方式，縱腹板 和錨拉板的受力均較大，特別是錨拉板與橋面板焊接處、錨拉板與錨拉管焊縫處以及錨拉 板開孔的上圓角處均容易出現(xiàn)應力集中、局部變形、疲勞裂紋等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提供一種受力安全、傳力 可靠、抗疲勞性能優(yōu)越的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在 鋼主梁頂部的錨拉板，所述錨拉板上部開有上端窄下端寬的槽口，所述槽口上部內(nèi)嵌錨拉 管，所述錨拉管頂部焊接上檔板、底部焊接錨墊板，所述上檔板和錨墊板平行且均垂直于錨 拉管中軸線，所述上檔板上面設(shè)有上套筒，所述上套筒與所述錨拉管同軸，所述錨拉管外表 面位于槽口下端的部位焊接有承壓板，所述承壓板與錨墊板間隔一定距離且相互平行。
[0006] 進一步地，所述錨拉板包括上錨拉板和下錨拉板，所述上錨拉板與下錨拉板之間 的拼接焊縫垂直于錨拉管中軸線，所述下錨拉板與鋼主梁的縱腹板為一體結(jié)構(gòu)。
[0007] 進一步地，所述上錨拉板與下錨拉板的連接部位設(shè)有板狀的加勁肋，所述加勁肋 垂直于上錨拉板和下錨拉板，所述加勁肋沿錨拉管中軸線方向設(shè)置，加勁肋頂部與承壓板 下表面焊接。
[0008] 進一步地，所述上錨拉板下部表面設(shè)有補強板，所述補強板貼合上錨拉板焊接，所 述補強板底邊與承壓板上表面焊接。
[0009] 進一步地，所述下錨拉板與縱腹板銜接部位的兩側(cè)邊緣輪廓為圓滑的弧形過渡曲 線。將縱腹板與下錨拉板的連接部位的兩側(cè)邊緣打磨均勻，形成圓滑的弧形過渡曲線，可大 大降低由于連接焊縫應力集中及截面發(fā)生變化的應力突變現(xiàn)象，實現(xiàn)應力平順傳遞。
[0010] 進一步地,所述拼接焊縫位于槽口下端部位,將錨拉板分為兩塊上錨拉板和一塊 下錨拉板，所述兩塊上錨拉板分別與所述下錨拉板之間通過熔透焊接連接，所述兩塊上錨 拉板之間形成所述槽口。
[0011] 進一步地，所述兩塊上錨拉板與下錨拉板共面。
[0012] 進一步地，所述錨拉管外壁熔透焊接在兩塊上錨拉板之間的槽口內(nèi)壁上。這種連 接方式可將斜拉索的索力由錨拉管更好地傳遞到錨拉板上，從而實現(xiàn)索力良好傳遞的目 的。
[0013] 進一步地，所述錨拉管外壁設(shè)有多個加勁板，所述加勁板垂直于錨拉管外壁，加勁 板沿錨拉管中軸線方向設(shè)置，所述多個加勁板在錨拉管外壁沿其圓周方向均勻布置，所述 加勁板頂部與上檔板下表面連接。
[0014] 進一步地，所述槽口上端邊緣與下端邊緣之間的銜接部位為與槽口下端邊緣相切 的圓弧段，所述圓弧段半徑為50mm-125mm。
[0015] 進一步地，所述承壓板的上表面與圓弧段上端點之間的距離為100-150mm。
[0016] 進一步地，所述錨墊板的上表面與圓弧段上端點之間的距離為150-350mm。
[0017] 更進一步地，所述承壓板的厚度為30-60mm。
[0018] 本發(fā)明通過在錨拉管下端設(shè)置平行并距離錨墊板適當距離的承壓板，來增加結(jié)構(gòu) 的傳力途徑或方式。其主要傳力方式為：通過斜拉索錨具將索力以面荷載施加于錨墊板，錨 墊板以端面承壓形式將索力傳遞到錨拉管，錨拉管再通過其與錨拉板間熔透焊縫的受剪將 一部分索力傳遞至錨拉板；剩余索力通過錨拉管與承壓板間熔透焊縫傳遞給承壓板，承壓 板再將該部分索力通過其與錨拉板間熔透焊縫的受剪傳遞至錨拉板，進而索力被傳遞到縱 腹板并擴散到整個鋼主梁，表現(xiàn)為剪壓承載式特點。這種剪壓承載式傳力方式，顯著提高了 鋼主梁的索梁錨固結(jié)構(gòu)的受力安全性、傳力可靠性和抗疲勞性，很好克服了目前常用索梁 錨固結(jié)構(gòu)的應力集中、局部應力和疲勞應力幅過大甚至超限的問題。
[0019] 本發(fā)明受力安全、傳力可靠、抗疲勞性能優(yōu)越，能很好克服斜拉索錨固結(jié)構(gòu)及鋼主 梁縱腹板的局部變形、靜載應力和疲勞應力幅均較大的問題；同時結(jié)構(gòu)較為簡潔，板件數(shù)量 及鋼材用量均較少，經(jīng)濟性優(yōu)良；結(jié)構(gòu)制造組裝便捷，制造焊接條件較好，制造焊接質(zhì)量易 于保證，可廣泛應用于鋼主梁斜拉橋，特別是通行鐵路列車或公路貨車的重載鋼主梁斜拉 橋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為現(xiàn)有錨拉板結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明另一視角的示意圖。
[0023] 圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0024] 圖5為圖4中I處放大圖。
[0025] 圖6為本發(fā)明組裝流程一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖7為本發(fā)明組裝流程二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖8為本發(fā)明組裝流程三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖9為本發(fā)明組裝流程四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖中：卜錨拉板；2_上錨拉板；3_下錨拉板；4_錨拉管；5_錨墊板；6_承壓板； 7-上檔板；8-上套筒；9-加勁肋；10-補強板；11-加勁板；12-槽口；13-縱腹板；14-橋面 板；15-拼接焊縫。

【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發(fā) 明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0031] 如圖2-5所示，本發(fā)明的錨拉板結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在鋼主梁頂部的錨拉板1，所述錨拉 板1上部開有上端窄下端寬的槽口 12,所述槽口 12上部內(nèi)嵌錨拉管4,所述錨拉管4頂部 焊接上檔板7、底部焊接錨墊板5,所述上檔板7和錨墊板5平行且均垂直于錨拉管4中軸 線，所述上檔板7上面設(shè)有上套筒8,所述上套筒8與所述錨拉管4同軸。所述錨拉管4嵌 于槽口內(nèi)，所述錨拉管4下部外表面焊接有承壓板6,承壓板6位于槽口 12下端較寬的部 位，所述承壓板6與錨墊板5間隔一定距離且相互平行。所述錨拉板1包括上錨拉板2和 下錨拉板3,所述上錨拉板2與下錨拉板3之間的拼接焊縫15垂直于錨拉管4的中軸線， 所述下錨拉板3與鋼主梁的縱腹板13為一體結(jié)構(gòu)。所述拼接焊縫15位于槽口 12下端部 位，將錨拉板1分為兩塊上錨拉板2和一塊下錨拉板3,所述兩塊上錨拉板2分別與所述下 錨拉板3之間通過熔透焊接連接，所述兩塊上錨拉板2之間形成所述槽口 12。
[0032] 上述技術(shù)方案中，為保證錨拉板結(jié)構(gòu)強度，設(shè)置了加強結(jié)構(gòu)，主要為：位于槽口 12 處的上錨拉板2與下錨拉板3連接部位的兩側(cè)均設(shè)置板狀的加勁肋9,加勁肋9垂直于上錨 拉板2和下錨拉板3且沿錨拉管4中軸線方向設(shè)置，加勁肋9頂部與承壓板6下表面焊接。 上錨拉板2下端設(shè)置補強板10,補強板10貼合上錨拉板2焊接，補強板10底邊與承壓板6 上表面焊接。錨拉管4外壁設(shè)置多個加勁板11，加勁板11垂直于錨拉管4外壁且沿錨拉管 4中軸線方向設(shè)置，多個加勁板11在錨拉管外壁沿其圓周方向均勻布置，所述加勁板11頂 部與上檔板7下表面連接。
[0033] 上述技術(shù)方案中，錨拉管4嵌于兩塊上錨拉板2之間的槽口 12內(nèi)，其通過熔透焊 縫方式與兩塊上錨拉板2焊連，在錨墊板6和錨拉管9之間增設(shè)了兩塊承壓板6,承壓板6 平行并相距錨墊板5上端面適當距離設(shè)置，承壓板6與錨拉管4、上錨拉板1全熔透焊連。 此時，斜拉索索力通過兩種途徑或方式傳遞和分散：一是通過錨拉管4與上錨拉板2間熔透 焊縫的受剪將一部分索力傳遞至錨拉板，二是通過增設(shè)的承壓板6與錨拉管4、上錨拉板2 間的熔透焊縫以彎壓受力形式傳遞。形成了剪壓承載式特點，而非傳統(tǒng)錨拉板結(jié)構(gòu)僅通過 錨拉管與錨拉板間熔透焊縫的純受剪傳力，這樣可減小錨拉管4、上錨拉板2的承載，特別 是顯著降低錨拉板與錨拉管焊接部位、錨拉板上圓角的應力水平和疲勞應力幅，從而顯著 提高整個索梁錨固結(jié)構(gòu)的受力安全性、傳力可靠性和抗疲勞性能。
[0034] 上述技術(shù)方案中，槽口 12上端邊緣12. 1與下端邊緣12. 2之間的銜接部位為與槽 口下端邊緣相切的圓弧段12. 3,可通過調(diào)整承壓板6上表面與圓弧段12. 3上端點之間的距 離Dl、錨墊板5上表面與圓弧段12. 3上端點之間的距離D2、承壓板6板厚D3等參數(shù)來調(diào)整 斜拉索索力在錨拉管4與上錨拉板2間焊縫的受剪傳力、承壓板6承壓傳力的分配比例，從 而使各板件的局部變形、靜載應力和疲勞應力幅處于合理水平。經(jīng)計算比較研究表明，承壓 板6上表面與圓弧段12. 3上端點之間的距離D1、錨墊板5上表面與圓弧段12. 3上端點之 間的距離D2、承壓板板厚D3等參數(shù)的可選范圍分別為IOOmm?150mm、150?350mm、30? 60_。具體最合理值，根據(jù)實際工程的斜拉索最大索力（幅）水平而定，以龍巖大橋為例， 上述三個參數(shù)的最合理值分別為125mm、250mm、40mm(或48mm)。
[0035] 上述技術(shù)方案中，為方便進行機加工，拼接焊縫15設(shè)置在錨拉板1的槽口的下端 區(qū)域適當位置，進而將錨拉板1分成了兩塊上錨拉板2和一塊下錨拉板3,兩塊上錨拉板2 與下錨拉板3共面。兩塊上錨拉板2為同樣大小的板件；下錨拉板3 (即拼接焊縫15以下 部分的錨拉板）與鋼主梁的縱腹板13為一整板件（基于一整塊鋼板切割而成），其兩側(cè)銜 接部位邊緣的輪廓16為圓滑的弧形過渡曲線，如此設(shè)置可減小了鋼板外包尺寸和邊角料 損耗，進而減少鋼材用量，從而獲得良好的經(jīng)濟性，同時也可避免錨拉板1與橋面板14間直 接承受拉力、疲勞受力突出的不利焊縫。
[0036] 傳統(tǒng)錨拉板結(jié)構(gòu)如圖1所示，錨拉板1與錨拉管4間焊接部位、錨拉板1上圓角的 應力水平均較高甚至超限而局部進入塑性區(qū)，為降低上述高應力區(qū)的靜載應力和疲勞應力 幅，無法通過增大錨拉板（大規(guī)格板件）的圓弧段半徑（受限于錨拉板寬度，一般不大于 40_)來實現(xiàn)，往往只能增大整個錨拉板的板厚（如采用>60_板厚）或提高錨拉板的鋼 材等級，顯然，這是非常不經(jīng)濟的。而本發(fā)明所述技術(shù)方案中，拼接焊縫15以上錨拉板為兩 塊同大樣板件（即上錨拉板2)，其根據(jù)受力需要可適當采用高等級鋼（如Q420qD)，且槽口 12上的圓弧段12. 3半徑R也可適當加大（如采用75mm)，從而確保錨拉板與錨拉管焊接部 位、槽口圓弧段的應力水平滿足要求。圓弧段12. 3半徑R的可選范圍比較寬泛，一般介于 50mm?125mm，具體根據(jù)根據(jù)實際工程的斜拉索最大索力（幅）水平而定。
[0037] 根據(jù)剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點，其組裝和焊接工藝流程如下：先整體制 造組焊錨拉板1拼接焊縫以上的板件形成組件，再將該組件與下錨拉板3 (含所共縱腹板 12)熔透拼接并安裝剩余板件，整個索梁錨拉板結(jié)構(gòu)與鋼主梁的縱腹板12 (及其加強結(jié)構(gòu)） 一起在工廠完成制造形成整體單元組件，再通過汽車運輸至橋位地面胎架與鋼主梁其他組 件組裝成鋼主梁節(jié)段。錨拉板結(jié)構(gòu)與縱腹板組成的單元組件是鋼主梁控制設(shè)計的關(guān)鍵部件 之一，其在工廠內(nèi)完成制造和組焊，可利用吊裝設(shè)備實現(xiàn)單元件的翻轉(zhuǎn)，進而所有焊縫均可 采用平焊和船位焊（避免仰焊等不利焊姿），同時也可采用反力架等措施實現(xiàn)焊接變形的 控制，從而能很好保證焊接、制造和組拼的質(zhì)量。
[0038] 本發(fā)明具體的組裝流程為：
[0039] 流程一：如圖6所示，上錨拉板2與錨拉管4熔透焊連；錨墊板5與錨拉管4磨光 頂緊后焊接，本橋拉索橫向偏角通過錨墊板鍥角實現(xiàn)，組裝時應精確調(diào)整錨墊板的方向。
[0040] 流程二：如圖7所示，承壓板6依次與錨拉管4和上錨拉板2熔透焊接。
[0041] 流程三：如圖8所示，通過反力架等措施準確定位和牢靠固定上錨拉板2與下錨拉 板3后，熔透拼接上錨拉板2與下錨拉板3 (含所共縱腹板12)，打磨平整拼接縫，嚴格確保 上錨拉板2與下錨拉板3共面。
[0042] 流程四：如圖9所示，焊接剩余板件，包括上檔板7、上套筒8、錨拉板1槽口兩側(cè)的 加勁肋9和補強板10,以及錨拉管4外壁的加勁板11。
[0043] 本發(fā)明開展了基于有限元的局部應力分析及疲勞強度檢算，以論證剪壓承載式錨 拉板結(jié)構(gòu)的受力安全和疲勞性能可靠性。下表1列出了剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)基于有限元 的局部應力分析及疲勞強度檢算的概略性結(jié)果。
[0044] 表1剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)基于有限元的局部應力分析結(jié)果
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在鋼主梁頂部的錨拉板（1)，所 述錨拉板上部開有上端窄下端寬的槽口（12)，所述槽口上部內(nèi)嵌錨拉管（4)，所述錨拉管 (4)頂部焊接上檔板（7)、底部焊接錨墊板（5)，所述上檔板（7)和錨墊板（5)平行且均垂直 于錨拉管中軸線，所述上檔板（7)上面設(shè)有上套筒（8)，所述上套筒（8)與所述錨拉管（4) 同軸，其特征在于：所述錨拉管（4)外表面位于槽口下端的部位焊接有承壓板￠)，所述承 壓板（6)與錨墊板（5)間隔一定距離且相互平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述錨拉 板（1)包括上錨拉板（2)和下錨拉板（3)，所述上錨拉板（2)與下錨拉板（3)之間的拼接焊 縫（15)垂直于錨拉管（4)中軸線，所述下錨拉板（3)與鋼主梁的縱腹板（13)為一體結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述上錨 拉板（2)與下錨拉板（3)的連接部位設(shè)有板狀的加勁肋（9)，所述加勁肋（9)垂直于上錨拉 板（2)和下錨拉板（3)，所述加勁肋（9)沿錨拉管（4)中軸線方向設(shè)置，加勁肋（9)頂部與 承壓板（6)下表面焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述上錨 拉板⑵下部表面設(shè)有補強板（10)，所述補強板（10)貼合上錨拉板⑵焊接，所述補強板 (10)底邊與承壓板（6)上表面焊接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述下錨 拉板（3)與縱腹板（11)銜接部位的兩側(cè)邊緣輪廓為圓滑的弧形過渡曲線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述拼接 焊縫（15)位于槽口（12)下端部位，將錨拉板（1)分為兩塊上錨拉板（2)和一塊下錨拉板 (3)，所述兩塊上錨拉板（2)分別與所述下錨拉板（3)之間通過熔透焊接連接，所述兩塊上 錨拉板（2)之間形成所述槽口（12)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述兩塊 上錨拉板（2)與下錨拉板（3)共面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述錨拉 管（4)外壁熔透焊接在兩塊上錨拉板（2)之間的槽口內(nèi)壁上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述錨拉 管（4)外壁設(shè)有多個加勁板（11)，所述加勁板（11)垂直于錨拉管（4)外壁，加勁板（11)沿 錨拉管中軸線方向設(shè)置，所述多個加勁板在錨拉管外壁沿其圓周方向均勻布置，所述加勁 板（11)頂部與上檔板（7)下表面連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述槽口 (12)上端邊緣（12. 1)與下端邊緣（12. 2)之間的銜接部位為與槽口下端邊緣相切的圓弧段 (12. 3)，所述圓弧段（12. 3)半徑為50mm-125mm。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述承 壓板（6)的上表面與圓弧段（12.3)上端點之間的距離（D1)為100-150mm。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述錨 墊板（5)的上表面與圓弧段（12. 3)上端點之間的距離（D2)為150-350mm。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的橋梁鋼主梁剪壓承載式錨拉板結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述承 壓板（6)的厚度（D3)為30-60mm。
【文檔編號】E01D19/14GK104452588SQ201410690493
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】劉智春, 薛照鈞, 羅世東, 金福海, 曾甲華, 陳裕民, 劉天培, 聶利芳 申請人:中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司