一种斜拉桥抗震钢斜撑及其施工方法
阅读说明：本技术 一种斜拉桥抗震钢斜撑及其施工方法 (Anti-seismic steel diagonal brace of cable-stayed bridge and construction method thereof ) 是由 杨黎明 李峰 王伟 岳阳 康健 张录生 何成煌 毛学文 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及斜拉桥主塔施工技术领域,具体为一种斜拉桥抗震钢斜撑及其施工方法,在钻石型斜拉桥左右塔肢间设置钢斜撑,增加左右塔肢的横向连接,提高钻石型主塔的整体刚度,达到不增大斜拉桥承台和主塔截面以及配筋的情况下,提高斜拉桥抗震能力的目的；所述斜拉桥主塔包括上塔柱和下塔柱,所述上塔柱包括第一左塔肢和第一右塔肢,所述下塔柱包括第二左塔肢和第二右塔肢,所述第一左塔肢和第一右塔肢之间安装有第二钢斜撑、第三钢斜撑和第四钢斜撑,所述第二左塔肢和第二右塔肢之间安装有第一钢斜撑；所述第一钢斜撑和第二钢斜撑为插入锚固式钢斜撑,所述第三钢斜撑和第四钢斜撑为表面锚固式钢斜撑。(The invention relates to the technical field of construction of main towers of cable-stayed bridges, in particular to an anti-seismic steel diagonal brace of a cable-stayed bridge and a construction method thereof.A steel diagonal brace is arranged between left and right tower limbs of a diamond cable-stayed bridge, so that the transverse connection of the left and right tower limbs is increased, the overall rigidity of the diamond main tower is improved, and the aim of improving the anti-seismic capability of the cable-stayed bridge is fulfilled under the condition that the cross sections and the reinforcing bars of a cushion cap and the main tower of the cable-stayed bridge are not increased; the main tower of the cable-stayed bridge comprises an upper tower column and a lower tower column, the upper tower column comprises a first left tower limb and a first right tower limb, the lower tower column comprises a second left tower limb and a second right tower limb, a second steel diagonal brace, a third steel diagonal brace and a fourth steel diagonal brace are arranged between the first left tower limb and the first right tower limb, and a first steel diagonal brace is arranged between the second left tower limb and the second right tower limb; the first steel diagonal brace and the second steel diagonal brace are inserted into the anchoring type steel diagonal brace, and the third steel diagonal brace and the fourth steel diagonal brace are surface anchoring type steel diagonal braces.)
技术领域
本发明涉及斜拉桥主塔施工技术领域，具体为一种斜拉桥抗震钢斜撑及其施工方法。
背景技术
我国有五分之二以上的陆地面积处于七度以上的地震烈度区域之内。而大跨度的斜拉桥作为交通工程当中一种重要桥梁结构形式，在我国应用广泛，因此若是一座大跨度斜拉桥在地震当中损坏，将带来严重的经济损失和社会影响，甚至危及生命安全。
结构抗震技术经历了几十年的发展以及技术革新，在以前的传统的抗震方法通常是采用使结构“硬抗”的方式来进行抗震，所谓“硬抗”是指通过各种方式，例如：加大结构的横截面、提高混凝土强度等级或者是增加配筋等方式来增强结构的刚度，以此来提高结构的抗震性能。但是这种传统的方式在人们对结构的性能或者的跨度之类要求越来越高的今天已经不再适用，因为这样不仅不经济，而且还有着其他方面的各种弊端，例如：单纯的加大结构的截面就意味着其他的使用面积变小了；对于加大配筋的做法，如果是在9度区，本来配筋量就大，若是继续增大配筋，则可能导致结构的某些构件以及结构的节点处的配筋过于密集，造成施工难度过大，也可能造成钢筋混凝土中空的形成，对结构反而不利。
所以对斜拉桥进行抗震设计，以正确而且有效的抗震设计及施工措施来确保斜拉桥在地震当中的安全，使其在震后仍能够行驶其正常的使用功能，具有重要意义。
发明内容
为解决上述背景中存在的问题，本发明提供了一种斜拉桥抗震钢斜撑及其施工方法，在钻石型斜拉桥左右塔肢间设置钢斜撑，增加左右塔肢的横向连接，提高钻石型主塔的整体刚度，达到不增大斜拉桥承台和主塔截面以及配筋的情况下，提高斜拉桥抗震能力的目的。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种斜拉桥抗震钢斜撑，包括斜拉桥主塔和钢斜撑，其特征在于：所述斜拉桥主塔包括上塔柱1和下塔柱2，所述上塔柱1包括第一左塔肢101和第一右塔肢102，所述下塔柱2包括第二左塔肢201和第二右塔肢202，所述第一左塔肢101和第一右塔肢102之间安装有第二钢斜撑4、第三钢斜撑5和第四钢斜撑6，所述第二左塔肢201和第二右塔肢202之间安装有第一钢斜撑3；所述第一钢斜撑3和第二钢斜撑4为插入锚固式钢斜撑，所述第三钢斜撑5和第四钢斜撑6为表面锚固式钢斜撑。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑由两个第一预埋段和一个第一中间段组成，所述第一预埋段由第一锚固端板12、剪力钉8、第一肋板13、第一管体16、第一套板14、第二套板15、第一法兰盘10、第一法兰劲板11组成，所述第一锚固端板12的板面与塔肢连接的一侧满布剪力钉8，所述第一锚固端板12的另一侧面连接有第一管体16，所述第一锚固端板12与第一管体16之间用第一肋板13加固，所述第一套板14和第二套板15套在第一管体16上与第一管体16固定，所述第一套板14面向塔肢的一侧满布剪力钉8，所述第一管体16通过第一法兰劲板11与第一法兰盘10连接。
优选的，所述第一中间段由第二管体、第二法兰盘、第二法兰劲板构成，所述第二管体的两端通过第二法兰劲板连接有两个第二法兰盘。
优选的，所述第一套板14和第二套板15为矩形钢板，所述第一套板14和第二套板15上开设有椭圆形孔洞，所述第一管体16从孔洞穿入，所述第一套板14和第二套板15与塔肢内侧平面平行。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑通过第一锚固端板12、第一管体16四周的剪力钉8、第一套板14和第二套板15固定第一预埋段。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑通过第一预埋段的第一法兰盘10与第一中间段的第二法兰盘连接，将钢斜撑连接为一个整体。
优选的，所述表面锚固式钢斜撑由两个第二预埋段和一个第二中间段构成，所述第二预埋段由第二锚固端板7和剪力钉8组成，所述第二锚固端板7的板面与塔肢连接的一侧满布剪力钉8，所述第二锚固端板7的另一面连接有第二管体17，所述第二锚固端板7与第二管体17之间用第二肋板9加固，所述第二管体17通过第三法兰劲板18与第三法兰盘19连接。
所述第二中间段由第四管体、第四法兰盘、第四法兰劲板构成，所述第四管体的两端通过第四法兰劲板连接有两个第四法兰盘。
优选的，所述表面锚固式钢斜撑通过第二锚固端板7与塔臂主筋连接，并通过第二锚固端板7上的剪力钉8与混凝土咬合，以便固定第二预埋段。
所述表面锚固式钢斜撑通过通过第二预埋段的第三法兰盘19与第二中间段的第四法兰盘连接，将钢斜撑连接为一个整体。
优选的、保证结构的耐久性和标准化，所有钢斜撑的部件均为耐候钢材质，且在工厂进行标准化预制。
一种斜拉桥抗震钢斜撑的施工方法，其特征在于，
所述第一钢斜撑和第二钢斜撑的施工步骤为：
步骤101：测量放线确定钢斜撑第二锚固端板的具体标高，测量定位钢斜撑第一锚固端板的具体位置，预埋工字钢；
步骤102：主塔混凝土浇筑至第一锚固端板底部标高下方50cm处；
步骤103：确定第一预埋段钢斜撑的倾斜角度，然后在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整吊装时第一预埋段钢斜撑的角度；
步骤104：角度调整好后，利用满足吊重要求的吊机开始吊装，同时在吊装过程进行测量复核，使第一预埋段钢斜撑微调至设计位置；
步骤105：第一预埋段钢斜撑吊装至设计位置后，采用型钢支架支撑固定，再将第一锚固端板与主筋、劲性骨架焊接固定；
步骤106：第一预埋段钢斜撑固定后，支模，浇筑主塔混凝土并养护；
步骤107：主塔混凝土养护至相应龄期后，在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整第一中间段钢斜撑的吊装角度，进行第一中间段的吊装；
步骤108：第一中间段钢斜撑吊装至相应位置，将第一中间段钢斜撑支撑固定，然后利用高强螺栓，将第一中间段的第二法兰盘与第一预埋段的第一法兰盘连接固定；
步骤109：采用相同方法进行另一预埋段的安装；
所述第三钢斜撑和第四钢斜撑的施工步骤为：
步骤201：塔柱节段劲性骨架安装；预埋工字钢，浇筑主塔混凝土至第二预埋段标高以下50cm处。
步骤202：测量放线确定钢斜撑第二锚固端板的具体标高，测量定位钢斜撑第二锚固端板的具体位置；
步骤203：调整第二预埋段吊装角度，吊装第二预埋段，将第二锚固板固定在预埋工字钢上再与主塔钢筋及劲性骨架连接固定，然后支模浇筑主塔混凝土并养护；
步骤204：主塔混凝土养护至相应龄期后，在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整第二中间段钢斜撑的吊装角度，进行第二中间段的吊装；
步骤205第二中间段钢斜撑吊装至相应位置，将第二中间段钢斜撑支撑固定，然后利用高强螺栓，将第二中间段的第四法兰盘与第一预埋段的第三法兰盘连接固定；
步骤206：采用相同方法进行另一预埋段的安装；
步骤207：采用相同方法安装第四钢斜撑。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供了一种斜拉桥抗震钢斜撑，结构简单、受力明确，通过在主塔左右塔肢间设置钢斜撑，增加了左右塔肢间的联系，提高了主塔的整体稳定性，在不增加承台体积和主塔截面及配筋的情况下，提高了斜拉桥抗震能力。
2、通过在下塔柱左右塔肢间设置钢斜撑，避免了在下塔柱施工过程中设施对拉系统和塔柱根部内侧出现拉应力，使主塔施工过程受力更加合理。
3、本发明将钢斜撑采用耐候钢制作，很好的利用了耐候钢防锈、抗腐蚀、抗疲劳、延长寿命、节能省力的特点，很好的适用于拉压交替的地震荷载作用。
4、本发明将钢斜撑进行节段划分，可在安装完预埋段后再进行中间段的安装，有效避免了钢斜撑与现场爬模冲突，减少了上塔柱钢斜撑高空安装作业的难度。
5、本发明采用工厂标准化预制再运输到现场进行安装的模式，有效节约了工期，加快了施工进度。
6、通过在斜拉桥塔肢之间设置钢斜撑使斜拉桥的外观更加协调、现代、优美，具有刚柔并济的东方神秘美感。
附图说明
图1为本发明的抗震钢斜撑安装示意图；
图2为本发明的抗震钢斜撑示意图；
图3为本发明的表面锚固式钢斜撑锚固端示意图；
图4为本发明的第一锚固端板示意图；
图5为本发明的插入锚固式钢斜撑锚固端示意图；
图6为本发明的第一套板示意图；
图7为本发明的第二套板示意图；
图8为本发明的法兰盘示意图；
图9为本发明的第二锚固端板示意图；
图10为本发明的中间段管体示意图；
图11为本发明的法兰劲板示意图；
图12为本发明的第二肋板示意图。
图中所示：上塔柱1，下塔柱2，第一钢斜撑3，第二钢斜撑4，第三钢斜撑5，第四钢斜撑6，第二锚固端板7，剪力钉8，第一肋板9，第一法兰盘10，第一法兰劲板11，第一锚固端板12，第一肋板13，第一套板14，第二套板15，第一管体16，第二管体17，第三法兰劲板18，第三法兰盘19，第一左塔肢101，第一右塔肢102，第二左塔肢201，第二右塔肢202。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种斜拉桥抗震钢斜撑，如图1-图12所示，包括斜拉桥主塔和钢斜撑，其特征在于：所述斜拉桥主塔包括上塔柱1和下塔柱2，所述上塔柱1包括第一左塔肢101和第一右塔肢102，所述下塔柱2包括第二左塔肢201和第二右塔肢202，所述第一左塔肢101和第一右塔肢102之间安装有第二钢斜撑4、第三钢斜撑5和第四钢斜撑6，所述第二左塔肢201和第二右塔肢202之间安装有第一钢斜撑3；所述第一钢斜撑3和第二钢斜撑4为插入锚固式钢斜撑，所述第三钢斜撑5和第四钢斜撑6为表面锚固式钢斜撑。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑由两个第一预埋段和一个第一中间段组成，所述第一预埋段由第一锚固端板12、剪力钉8、第一肋板13、第一管体16、第一套板14、第二套板15、第一法兰盘10、第一法兰劲板11组成，所述第一锚固端板12的板面与塔肢连接的一侧满布剪力钉8，所述第一锚固端板12的另一侧面连接有第一管体16，所述第一锚固端板12与第一管体16之间用第一肋板13加固，所述第一套板14和第二套板15套在第一管体16上与第一管体16固定，所述第一套板14面向塔肢的一侧满布剪力钉8，所述第一管体16通过第一法兰劲板11与第一法兰盘10连接。
优选的，所述第一中间段由第二管体、第二法兰盘、第二法兰劲板构成，所述第二管体的两端通过第二法兰劲板连接有两个第二法兰盘。
优选的，所述第一套板14和第二套板15为矩形钢板，所述第一套板14和第二套板15上开设有椭圆形孔洞，所述第一管体16从孔洞穿入，所述第一套板14和第二套板15与塔肢内侧平面平行。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑通过第一锚固端板12、第一管体16四周的剪力钉8、第一套板14和第二套板15固定第一预埋段。
优选的，所述插入锚固式钢斜撑通过第一预埋段的第一法兰盘10与第一中间段的第二法兰盘连接，将钢斜撑连接为一个整体。
优选的，所述表面锚固式钢斜撑由两个第二预埋段和一个第二中间段构成，所述第二预埋段由第二锚固端板7和剪力钉8组成，所述第二锚固端板7的板面与塔肢连接的一侧满布剪力钉8，所述第二锚固端板7的另一面连接有第二管体17，所述第二锚固端板7与第二管体17之间用第二肋板9加固，所述第二管体17通过第三法兰劲板18与第三法兰盘19连接。
所述第二中间段由第四管体、第四法兰盘、第四法兰劲板构成，所述第四管体的两端通过第四法兰劲板连接有两个第四法兰盘。
优选的，所述表面锚固式钢斜撑通过第二锚固端板7与塔臂主筋连接，并通过第二锚固端板7上的剪力钉8与混凝土咬合，以便固定第二预埋段。
所述表面锚固式钢斜撑通过通过第二预埋段的第三法兰盘19与第二中间段的第四法兰盘连接，将钢斜撑连接为一个整体。
优选的、保证结构的耐久性和标准化，所有钢斜撑的部件均为耐候钢材质，且在工厂进行标准化预制。
一种斜拉桥抗震钢斜撑的施工方法，其特征在于，
所述第一钢斜撑和第二钢斜撑的施工步骤为：
步骤101：测量放线确定钢斜撑第二锚固端板的具体标高，测量定位钢斜撑第一锚固端板的具体位置，预埋工字钢；
步骤102：主塔混凝土浇筑至第一锚固端板底部标高下方50cm处；
步骤103：确定第一预埋段钢斜撑的倾斜角度，然后在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整吊装时第一预埋段钢斜撑的角度；
步骤104：角度调整好后，利用满足吊重要求的吊机开始吊装，同时在吊装过程进行测量复核，使第一预埋段钢斜撑微调至设计位置；
步骤105：第一预埋段钢斜撑吊装至设计位置后，采用型钢支架支撑固定，再将第一锚固端板与主筋、劲性骨架焊接固定；
步骤106：第一预埋段钢斜撑固定后，支模，浇筑主塔混凝土并养护；
步骤107：主塔混凝土养护至相应龄期后，在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整第一中间段钢斜撑的吊装角度，进行第一中间段的吊装；
步骤108：第一中间段钢斜撑吊装至相应位置，将第一中间段钢斜撑支撑固定，然后利用高强螺栓，将第一中间段的第二法兰盘与第一预埋段的第一法兰盘连接固定；
步骤109：采用相同方法进行另一预埋段的安装；
所述第三钢斜撑和第四钢斜撑的施工步骤为：
步骤201：塔柱节段劲性骨架安装；预埋工字钢，浇筑主塔混凝土至第二预埋段标高以下50cm处。
步骤202：测量放线确定钢斜撑第二锚固端板的具体标高，测量定位钢斜撑第二锚固端板的具体位置；
步骤203：调整第二预埋段吊装角度，吊装第二预埋段，将第二锚固板固定在预埋工字钢上再与主塔钢筋及劲性骨架连接固定，然后支模浇筑主塔混凝土并养护；
步骤204：主塔混凝土养护至相应龄期后，在地面利用钢丝绳、卡环、坡度尺，调整第二中间段钢斜撑的吊装角度，进行第二中间段的吊装；
步骤205第二中间段钢斜撑吊装至相应位置，将第二中间段钢斜撑支撑固定，然后利用高强螺栓，将第二中间段的第四法兰盘与第二预埋段的第三法兰盘连接固定；
步骤206：采用相同方法进行另一预埋段的安装；
步骤207：采用相同方法安装第四钢斜撑。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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