一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法
阅读说明：本技术 一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法 (Cable strand connecting structure for replacing main cable of suspension bridge, anchorage structure and construction method ) 是由 彭春阳 黄家珍 黄子能 李启富 王耀 吴东明 李旺龙 莫钒 何国明 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法,索股连接结构包括原索股连接板、新索股连接板；原索股连接板设有贯穿其上下端面的拉杆孔；新索股连接板中间段位于原索股连接板上方,且设有与原索股连接板的拉杆孔相对应的第一拉杆孔；新索股连接板两端位于原索股连接板的两侧,并设有用于连接新主缆索股锚固结构的锚孔；新索股连接板上方设有限位螺母,限位螺母与贯穿拉杆孔和第一拉杆孔的第一拉杆通过螺纹连接。本发明公开的一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法,可使新索股连接板和原索股连接板安全可靠地连接,可方便进行新主缆与原主缆的体系转换,在施工过程中,不影响正常交通。(The invention discloses a cable strand connecting structure, an anchorage structure and a construction method for replacing a main cable of a suspension bridge, wherein the cable strand connecting structure comprises an original cable strand connecting plate and a new cable strand connecting plate; the original cable strand connecting plate is provided with a pull rod hole penetrating through the upper end surface and the lower end surface of the original cable strand connecting plate; the middle section of the new cable strand connecting plate is positioned above the original cable strand connecting plate and is provided with a first pull rod hole corresponding to the pull rod hole of the original cable strand connecting plate; two ends of the new cable strand connecting plate are positioned at two sides of the original cable strand connecting plate and are provided with anchor holes for connecting the new main cable strand anchoring structure; and a limiting nut is arranged above the new cable strand connecting plate and is in threaded connection with a first pull rod penetrating through the pull rod hole and the first pull rod hole. The cable strand connecting structure, the anchorage structure and the construction method for replacing the main cable of the suspension bridge, disclosed by the invention, can ensure that the new cable strand connecting plate and the original cable strand connecting plate are safely and reliably connected, can conveniently carry out system conversion of the new main cable and the original main cable, and do not influence normal traffic in the construction process.)
技术领域
本发明涉及一种锚碇结构，尤其涉及一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法。
背景技术
悬索桥作为跨越能力最大的桥梁，在我国得到了迅猛发展，而作为悬索桥生命线的主缆一直是世界各国工程技术人员研究的主要课题，特别是对主缆防腐的研究尤为重视，因为缆索系统若发生腐蚀，后果是不可想象的。为了保证桥梁的安全和缆索结构的安全，必须对缆索进行防腐保护，但至今悬索桥主缆防腐研究还没有取得令人满意的结果，因此，目前有不少的桥梁拉索仍然依靠换索的方式来解决桥梁拉索的防腐以及安全性能问题；悬索桥的结构系统中，已有新建小型悬索桥上使用可换主缆的索夹，使用该索夹后才可进行悬索桥主缆的更换，并且在锚碇系统中，通过新建锚碇系统来解决新主缆的锚固问题，目前还没有大型和已建成悬索桥主缆更换施工中，在原有锚碇结构的基础上改进得到新主缆锚固用的锚碇结构和方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法，旨在解决更换主缆施工中，在原有锚碇结构的基础上如何改进得出新主缆锚固用的锚碇结构；如何在不影响交通的情况下，更换主缆、吊索及改进锚碇结构。
本发明采取以下技术方案实现上述目的：
一种悬索桥更换主缆用的索股连接结构，包括原索股连接板、新索股连接板；原索股连接板设有贯穿其上下端面的拉杆孔；新索股连接板中间段位于原索股连接板上方，且设有与原索股连接板的拉杆孔相对应的第一拉杆孔；新索股连接板两端位于原索股连接板的两侧，并设有用于连接新主缆索股锚固结构的锚孔；新索股连接板上方设有限位螺母，限位螺母与贯穿拉杆孔和第一拉杆孔的第一拉杆通过螺纹连接。本技术方案的索股连接结构，可使新索股连接板和原索股连接板安全可靠地连接，可方便进行新主缆与原主缆的体系转换，保证主缆换索期间和换索后均安全可靠、稳固持久；在原锚碇结构基础上改进为新主缆锚碇结构，施工过程可用原锚碇结构承载主缆的锚固力，待新锚固结构、新主缆安装完成后，拆除原锚碇结构，因此，施工过程中不影响交通；新主缆挂索调节线形操作方便，旧主缆拆除容易，拆除步骤简单方便。
其进一步的技术方案为，第一拉杆包括带有螺纹的锁紧拉杆、短拉杆、拉杆连接套，所述拉杆连接套的两端分别与锁紧拉杆、短拉杆的一端连接；所述锁紧拉杆的另一端贯穿原索股连接板、新索股连接板，并通过螺纹与第一锁紧螺母连接，所述限位螺母与锁紧拉杆螺纹段连接，用于压紧原索股连接板、新索股连接板；所述短拉杆的另一端与原索股锚头连接。本技术方案通过添加锁紧拉杆将原索股连接板与新索股连接板无缝连接，能够用于索力更大的桥梁工程中。
其进一步的技术方案为，原索股连接板上端连接有锚头保护罩，新索股连接板中间段设有贯穿其顶面的避让孔；所述避让孔内径大于锚头保护罩外径。
其进一步的技术方案为，限位螺母为哈弗式结构。
其进一步的技术方案为，一种悬索桥更换主缆的锚碇结构，包括上述的索股连接结构，还包括贯穿锚孔的第二拉杆、与第二拉杆顶端连接的新索股锚头、与第二拉杆底端连接的第二锁紧螺母，所述第二拉杆设有与第二锁紧螺母配合的螺纹；新索股锚头用于锚固新主缆索股；所述第二锁紧螺母卡在锚孔底端。
其进一步的技术方案为，一种悬索桥更换主缆的锚碇结构，包括上述的索股连接结构，还包括用于锚固新主缆索股的承压式索股锚头，所述锚孔为向新索股连接板一端开口的形状，承压式索股锚头卡在锚孔底端。
其进一步的技术方案为，一种悬索桥更换主缆的锚碇结构，包括上述的索股连接结构，还包括用于锚固新主缆索股的螺纹调节索股锚头、第三锁紧螺母，所述螺纹调节索股锚头一端贯穿锚孔并与第三锁紧螺母通过螺纹连接，所述第三锁紧螺母卡接于锚孔底端。
一种悬索桥更换主缆的锚碇结构施工方法，包括上述的锚碇结构，包括以下步骤：
A)测量原索股连接板上的原主缆索股的索力，再将原主缆索股拆下；
B)安装新索股连接板、限位螺母，通过限位螺母限制其第一方向的运动；
C)将原主缆索股的原锚头连接至第一拉杆；
D)张拉调节索力与原索力一样；
E)安装新主缆索股锚固结构，并通过锚孔与新索股连接板锚固连接；
F)安装新主缆索股，并调节主缆线形至设计要求；
G)待新主缆体系转换好后，拆除原主缆索股、原锚头。
其进一步的技术方案为，当第一拉杆包括锁紧拉杆、短拉杆、拉杆连接套时，其中，步骤A还包括：
A1)拆下原拉杆及其组件；
步骤B还包括：
B1)安装第一拉杆及其组件；
步骤C还包括：
C1)在锁紧拉杆上端安装短拉杆，并通过拉杆连接套与短拉杆的一端连接；
C2)将短拉杆的另一段连接至原锚头。
其进一步的技术方案为，其中，步骤E还包括：
E1)在锚孔处安装第二拉杆；
E2)在第二拉杆顶端安装新索股锚头；
E3)在第二拉杆底端安装第二锁紧螺母。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法，可使新主缆索股与原锚碇安全可靠地连接，可方便进行新旧主缆体系转换，保证主缆换索期间和换索后都安全可靠、稳固持久。
2、本发明提供的悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法，悬索桥主缆更换锚碇处结构简洁合理，受力明确，安装方便，锚碇处连接结构更换成本较低。
3、本发明提供的悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法，在原锚碇结构基础上改进为新主缆锚碇结构，施工过程可用原锚碇结构承载主缆的锚固力，待新锚固结构、新主缆安装完成后，拆除原锚碇结构，因此，施工过程中不影响交通；且新主缆挂索调节线形操作方便，旧主缆拆除容易，拆除步骤简单方便。
本发明的工作原理为：
现有悬索桥的主缆中间段通过吊索结构与梁端连接，两端分别经过塔顶主索鞍，再分别经过散索鞍，散索鞍改变主缆的传力方向并将主缆分散成很多索股，索股分别锚固在与其对应的锚碇结构上。本发明采用上述索股连接结构、锚碇结构更换悬索桥主缆的锚碇部分，在锚碇连接结构的安装过程中，是在原锚碇结构持续工作的基础上安装锚碇连接结构，悬索桥的锚碇系统由许多本发明所述的锚碇结构组成，安装过程中对原锚碇结构逐一改进，因此，不影响悬索桥锚碇系统的整体使用功能和原主缆的整体受力情况。
附图说明
图1为：本发明所述悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构示意图。
图2为：本发明所述悬索桥更换主缆用的锚碇结构的新索股连接板的结构示意图。
图3为：本发明所述悬索桥更换主缆用原拉杆的索股连接结构、锚碇结构示意图。
图4为：本发明所述悬索桥更换主缆用原拉杆的锚碇结构的新索股连接板结构示意图。
图5为：本发明所述悬索桥更换主缆用承压式索股锚头的锚碇结构示意图。
图6为：本发明所述悬索桥更换主缆用承压式索股锚头的锚碇结构的新索股连接板结构示意图。
图7为：本发明所述悬索桥更换主缆用螺纹调节索股锚头的锚碇结构示意图。
图8为：本发明所述悬索桥更换主缆用螺纹调节索股锚头的锚碇结构的新索股连接板结构示意图。
图9为：本发明所述一种悬索桥原索股连接板结构示意图。
图中：
1、原索股连接板；11、锚头保护罩；101、原锚头；15、预应力锚具的锚头；2、新索股连接板；20、限位螺母；201、新索股锚头；2011、承压式索股锚头；2012、螺纹调节索股锚头；2013、第三锁紧螺母；210、第一拉杆孔；220、锚孔；230、避让孔；31、原拉杆；32、锁紧拉杆；33、短拉杆；34、拉杆连接套；41、第二拉杆；410、第二锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图1至图9和具体实施方式对本发明进行详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图9所示，本实施方式中需要更换的原索股连接结构包括原索股连接板1、位于其下端的预应力锚具、贯穿原索股连接板1的原拉杆31和与原拉杆31连接的原锚头101，原索股连接板1的上端面卡接于预应力锚具的锚头15，预应力锚具给原索股连接板1向下的拉力，原拉杆31的下端贯穿原索股连接板1上的拉杆孔，并与螺母连接，该螺母卡接于拉杆孔的下端面，原拉杆31的上端与原锚头101连接，原锚头101与原主缆连接，原拉杆31给原索股连接板1向上的拉力，故原索股连接板1在使用过程中处于平衡状态；实际工程中，可在预应力锚具的锚头15***安装锚头保护罩11，通过螺钉与原索股连接板1连接，在原索股连接板1下端原索股连接筒，并通过螺钉与原索股连接板1连接。
如图1至图2所示，本实施方式提供一种悬索桥索股连接结构，本实施方式所述的索股连接结构用于主缆更换的施工中，新主缆位于旧主缆的上方，索股连接结构包括原索股连接板1、新索股连接板2；原索股连接板1设有贯穿其上下端面的拉杆孔；新索股连接板2中间段位于原索股连接板1上方，且设有与原索股连接板1的拉杆孔相对应的第一拉杆孔210；新索股连接板2两端位于原索股连接板1的两侧，并设有用于连接新主缆索股锚固结构的锚孔220，其中，所述锚孔220的角度根据新主缆的架设位置及张拉力度而定，在此不做限定；所述新索股连接板2上方设有限位螺母20，限位螺母20与贯穿拉杆孔和第一拉杆孔210的第一拉杆通过螺纹连接；
其中，第一拉杆可根据原拉杆31的使用情况确定是否更换，本实施方式采用更换原拉杆31的第一拉杆，第一拉杆包括带有螺纹的锁紧拉杆32、短拉杆33和拉杆连接套34，该锁紧拉杆32两端设有螺纹，一端与第一锁紧螺母连接，卡在原索股连接板1的底端，另一端贯穿拉杆孔和第一拉杆孔210，依次与限位螺母20、拉杆连接套34螺纹连接，拉杆连接套34的另一端连接短拉杆33的一端，短拉杆33另一端连接原锚头101；本实施方式的结构中，通过限位螺母20压紧新索股连接板2至原索股连接板1的上端面，故新索股连接板2的中间段设有贯穿锚头保护罩11的避让孔230；所述避让孔230内径大于锚头保护罩11外径。
采用本实施方式索股连接结构的锚碇结构还包括贯穿锚孔220的第二拉杆41、与第二拉杆41顶端连接的新索股锚头201、与第二拉杆41底端连接的第二锁紧螺母410，所述第二拉杆41设有与第二锁紧螺母410配合的螺纹；新索股锚头201用于锚固新主缆索股；所述第二锁紧螺母410卡在锚孔220底端；新索股连接板2通过限位螺母20和第二锁紧螺母410分别限制新索股连接板2两个方向的运动。施工方法包括以下步骤：
A)测量原索股连接板上的原主缆索股的索力，再将原主缆索股拆下，即将原锚头连同原主缆索股从原拉杆上拆下；
A1)拆下原拉杆及其组件，其中原拉杆组件包括第一锁紧螺母及垫圈等；
B)安装新索股连接板、限位螺母，通过限位螺母限制新索股连接板第一方向(向上)的运动；
B1)安装第一拉杆及其组件；
C)将原主缆索股的原锚头连接至第一拉杆(此时原锚头一端连接第一拉杆，另一端连接原主缆索股)；
C1)在锁紧拉杆上端安装短拉杆，并通过拉杆连接套与短拉杆的一端连接；
C2)将短拉杆的另一段连接至原锚头；
D)张拉调节索力与原索力一样；
E)安装新主缆索股锚固结构，并通过锚孔与新索股连接板锚固连接；
E1)在锚孔处安装第二拉杆；
E2)在第二拉杆顶端安装新索股锚头；
E3)在第二拉杆底端安装第二锁紧螺母；
F)安装新主缆索股，并调节主缆线形至设计要求；
G)待新主缆体系转换好后，拆除原主缆索股、原锚头。
另一实施方式，在上述实施方式基础上，如图3、图4所示，所述索股连接结构的第一拉杆采用原拉杆31(也可以根据原拉杆31的使用情况更换为带有与锁紧螺母配合的螺纹段的新拉杆)，原拉杆31上设有螺纹段，所述限位螺母20与原拉杆31的螺纹段连接；采用本实施方式索股连接结构的锚碇结构还包括贯穿锚孔220的第二拉杆41、与第二拉杆41顶端连接的新索股锚头201、与第二拉杆41底端连接的第二锁紧螺母410，所述第二拉杆41设有与第二锁紧螺母410配合的螺纹，本实施方式中的限位螺母20和第二锁紧螺母410分别限制新索股连接板2向上和向下运动，故新索股连接板2在使用过程中保持稳定；新索股锚头201用于锚固新主缆索股；所述第二锁紧螺母410卡在锚孔220底端；施工方法包括以下步骤：
A)测量原索股连接板上的原主缆索股的索力，再将原主缆索股拆下，即将原锚头连同原主缆索股从原拉杆上拆下(在更换原拉杆为带有螺纹段的新拉杆方案中，需拆除原拉杆及其组件，并安装新拉杆及其组件)；
B)安装新索股连接板和限位螺母，将新索股连接板套装在原拉杆上，限位螺母与原拉杆螺纹连接，通过限位螺母限制新索股连接板第一方向(向上)的运动；
C)将原拉杆连接至原主缆索股的原锚头；
D)张拉调节索力与原索力一样；
E)安装新主缆索股锚固结构，并通过锚孔与新索股连接板锚固连接；
E1)在锚孔处安装第二拉杆；
E2)在第二拉杆顶端安装新索股锚头；
E3)在第二拉杆底端安装第二锁紧螺母；
F)安装新主缆索股，并调节主缆线形至设计要求；
G)待新主缆体系转换好后，拆除原主缆索股、原锚头。
另一实施方式，在上述实施方式基础上，如图5、图6所示，采用本实施方式索股连接结构的锚碇结构还包括用于锚固新主缆索股的承压式索股锚头2011，所述锚孔220为向靠近新索股连接板2端部的一端开口，承压式索股锚头2011卡在锚孔220底端，承压式索股锚头2011用于锚固新索股，新索股贯穿锚孔220与另一端索股锚头连接；施工方法包括以下步骤：
A)测量原索股连接板上的原主缆索股的索力，再将原主缆索股拆下，即将原锚头连同原主缆索股从原拉杆上拆下；
A1)拆下原拉杆及其组件；
B)安装新索股连接板、第一拉杆(锁紧拉杆、短拉杆和拉杆连接套)及其组件和限位螺母，通过限位螺母限制其第一方向的运动；
C)将原拉杆连接至原主缆索股的原锚头，具体为，原拉杆一端位于原索股连接板底端并通过第一锁紧螺母锚固，另一端贯穿拉杆孔、第一拉杆孔依次与限位螺母和原锚头连接；
D)张拉调节索力与原索力一样；
E)安装新主缆索股锚固结构，并通过锚孔与新索股连接板锚固连接，具体地，将承压式索股锚头从端部开口装进锚孔，在其他实施方式中，还可以通过在新索股连接板与承压式索股锚头之间加垫一定厚度的U形垫环来调节主缆长度，调节主缆线形至设计要求；
F)安装新主缆索股，新主缆索股一端与承压式索股锚头连接，另一端贯穿锚孔并拉紧，并调节主缆线形至设计要求；
G)待新主缆体系转换好后，拆除原主缆索股、原锚头。
另一实施方式，在上述实施方式基础上，如图7、图8所示，采用本实施方式索股连接结构的锚碇结构还包括用于锚固新主缆索股的螺纹调节索股锚头2012，所述螺纹调节索股锚头2012一端贯穿锚孔220并与第三锁紧螺母2013通过螺纹连接，所述第三锁紧螺母2013卡接于锚孔220底端，螺纹调节索股锚头2012用于锚固新索股，新索股贯穿锚孔220与另一端索股锚头连接；施工方法包括以下步骤：
A)测量原索股连接板上的原主缆索股的索力，再将原主缆索股拆下，即将原锚头连同原主缆索股从原拉杆上拆下；
A1)拆下原拉杆及其组件；
B)安装新索股连接板、第一拉杆(锁紧拉杆、短拉杆和拉杆连接套)及其组件和限位螺母，通过限位螺母限制其第一方向的运动；
C)将原拉杆连接至原主缆索股的原锚头，具体为，原拉杆一端位于原索股连接板底端并通过第一锁紧螺母锚固，另一端贯穿拉杆孔、第一拉杆孔依次与限位螺母和原锚头连接；
D)张拉调节索力与原索力一样；
E)安装新主缆索股锚固结构，并通过锚孔与新索股连接板锚固连接，具体地，螺纹调节索股锚头一端贯穿锚孔，并在新索股连接板底端与第三锁紧螺母通过螺纹连接；
F)安装新主缆索股，新主缆索股一端与螺纹调节索股锚头连接，另一端贯穿锚孔并拉紧，第三锁紧螺母卡接于锚孔底端，并调节主缆线形至设计要求；
G)待新主缆体系转换好后，拆除原主缆索股、原锚头。
本发明提供的悬索桥更换主缆用的索股连接结构、锚碇结构及施工方法，可使新主缆索股与原锚碇安全可靠地连接，可方便进行新旧主缆体系转换，保证主缆换索期间和换索后都安全可靠、稳固持久；结构简洁合理，受力明确，安装方便，锚碇处连接结构更换成本较低；在原锚碇结构基础上改进为新主缆锚碇结构，施工过程可用原锚碇结构承载主缆的锚固力，待新锚碇结构、新主缆安装完成后，拆除原锚碇结构，因此，施工过程中不影响交通；且新主缆挂索调节线形操作方便，旧主缆拆除容易，拆除步骤简单方便。