本發(fā)明屬于橋梁工程，具體涉及一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置、懸索橋及方法。
背景技術(shù)：
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。
2、目前常規(guī)的雙塔懸索橋或類雙塔懸索橋在主纜跨度大于加勁梁跨度時(shí)，普遍在采用柔性錨索對(duì)無吊索區(qū)的主纜進(jìn)行限位，即無吊索區(qū)設(shè)置一對(duì)或多對(duì)豎向吊索錨固于地基上，從而減小了主纜的自由長(zhǎng)度，已經(jīng)在湖南矮寨大橋、虎跳峽金沙江大橋等進(jìn)行了研究與實(shí)施，但對(duì)于獨(dú)塔非對(duì)稱高低纜的懸索橋，存在以下三個(gè)方面的問題：第一方面，柔性錨索僅能承受單向拉力，無法提供壓力方向的約束，因此需要與常規(guī)吊索一樣進(jìn)行張拉以限制主纜向下的位移，且索力求解主要取決于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，索力大小會(huì)影響到主纜的恒載狀態(tài)，從而導(dǎo)致主纜承受了加勁梁以外的重力荷載，造成主纜性能降低以及合理狀態(tài)求解的復(fù)雜性增加；第二方面，由于柔性錨索需要在施工過程中張拉，應(yīng)設(shè)置張拉設(shè)備以及臨時(shí)錨具進(jìn)行安裝，因此需要預(yù)留較大的施工空間，而獨(dú)塔懸索橋的低側(cè)主纜往往位于錨碇或加勁梁中，錨索的豎向長(zhǎng)度以及張拉空間受限，提高了設(shè)計(jì)以及施工的難度；第三方面，柔性錨索長(zhǎng)期受交變荷載易疲勞，因此難以避免需要更換，但由于其承受了一部分恒載，因此更換過程臨時(shí)吊索的張拉力較大，導(dǎo)致成本過高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置、懸索橋及方法，通過剛性錨桿約束主纜豎向位移，解決了柔性錨索僅能承受單向拉力的問題，降低了施工復(fù)雜度與維護(hù)成本。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，包括：剛性錨桿組件、索夾連接組件和錨固連接組件；所述剛性錨桿組件的兩端分別通過連接件與所述索夾連接組件和錨固連接組件連接；
4、所述錨固連接組件包括錨固件底座，所述錨固件底座下方設(shè)置多道豎向的開孔板，所述開孔板的孔中穿過帶肋鋼筋形成剪力鍵，所述錨固件底座的上方設(shè)置下耳板，所述下耳板中央設(shè)置至少兩個(gè)連接孔，所述下耳板通過連接件與所述剛性錨桿組件連接，所述下耳板的垂直方向設(shè)置備用耳板，用于更換錨桿時(shí)使用，所述備用耳板中開設(shè)至少兩個(gè)更換錨桿使用的連接孔。
5、進(jìn)一步，所述剛性錨桿組件包含兩個(gè)錨桿，每個(gè)錨桿上均設(shè)置有錨桿上端耳板和錨桿下端耳板，所述錨桿的兩端分別通過緊固件與所述錨桿上端耳板和錨桿下端耳板連接，所述錨桿上端耳板通過連接件與索夾連接組件的上耳板連接；所述錨桿下端耳板通過連接件與所述下耳板連接。
6、進(jìn)一步，或，所述剛性錨桿組件還包括設(shè)置在兩個(gè)錨桿兩側(cè)的兩個(gè)阻尼器組件，所述阻尼器組件為粘滯流體阻尼器，所述粘滯流體阻尼器的兩端設(shè)置有阻尼器耳板，并分別通過連接件與所述索夾連接組件與錨固連接組件連接。
7、進(jìn)一步，所述錨桿上端耳板和錨桿下端耳板采用鑄鋼或鍛鋼制成；所述錨桿采用合金鋼制成，截面采用圓形或工字形。
8、進(jìn)一步，所述索夾連接組件由兩個(gè)半圓形的索夾組成，兩個(gè)所述索夾之間的連接縫為鋸齒狀連接縫，并通過緊固件進(jìn)行夾緊；所述上耳板設(shè)置在其中一個(gè)索夾上，用于連接所述錨桿上端耳板，所述上耳板上設(shè)置有至少兩個(gè)連接孔。
9、第二方面，本發(fā)明還提供了一種獨(dú)塔懸索橋，包括如上述內(nèi)容所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，以及主纜、吊索、加勁梁、索塔和錨碇；所述主纜的一端與懸索橋一端的所述錨碇錨固連接，所述主纜剛性限位錨桿裝置設(shè)置在所述主纜靠近端部的位置，通過索夾連接組件與所述主纜連接，所述主纜剛性限位錨桿裝置通過錨固件底座與所述錨碇錨固；所述主纜的另一端穿過設(shè)置在懸索橋中部的索塔的頂部，并與懸索橋另一端的所述錨碇錨固連接；所述加勁梁設(shè)置在所述主纜的下方，并通過吊索連接。
10、第三方面，本發(fā)明還提供了一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：
11、s1.建立獨(dú)塔懸索橋的全橋恒載力學(xué)模型；
12、s2.初擬所述錨桿的力學(xué)參數(shù)，得到所述錨桿在運(yùn)營(yíng)階段基本組合下的最大設(shè)計(jì)拉、壓力，以及疲勞荷載的應(yīng)力幅值；
13、s3.驗(yàn)算所述錨桿的受拉強(qiáng)度、受壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度，同時(shí)判斷全橋恒載力學(xué)模型中的所述主纜在無吊索區(qū)域的豎向位移是否滿足要求，若不滿足則返回上一步重新擬訂參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，若滿足則進(jìn)行下一步；
14、s4.確定錨桿上的緊固件的數(shù)量與型號(hào)、耳板厚度、連接件尺寸，同時(shí)對(duì)所述索夾連接組件的進(jìn)行抗滑與強(qiáng)度計(jì)算，并對(duì)所述錨固連接組件的剪力鍵進(jìn)行抗拔拉計(jì)算。
15、進(jìn)一步，對(duì)于要實(shí)現(xiàn)抗震功能的主纜剛性限位錨桿裝置，錨桿上的連接件應(yīng)更換為剪力銷裝置，則應(yīng)根據(jù)地震力確定所述剪力銷裝置的參數(shù)，剪力銷裝置承載能力需要大于成橋運(yùn)營(yíng)階段的剪力，但應(yīng)小于地震設(shè)防烈度下的剪力。
16、第四方面，本發(fā)明還提供了一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的安裝方法，包括以下步驟：
17、s1.在對(duì)應(yīng)部位的錨碇或加勁梁施工鋼筋時(shí)，準(zhǔn)確預(yù)埋錨固連接組件；
18、s2.主纜架設(shè)完成后，安裝索夾連接組件；
19、s3.待主纜達(dá)到成橋線形后，精確測(cè)量上耳板與下耳板連接孔的距離，考慮環(huán)境溫度修正錨桿的長(zhǎng)度，再精確安裝。
20、進(jìn)一步，當(dāng)所述錨桿需要更換時(shí)，首先測(cè)量主纜是否為成橋線形，若主纜非成橋線形，則使用所述錨固連接組件的備用耳板作為反力架，張拉或頂推主纜使之達(dá)到成橋線形；當(dāng)主纜滿足成橋線形時(shí)，拆除舊錨桿，更換新錨桿，最終拆下臨時(shí)張拉或頂推裝置，完成錨桿的更換。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
22、本發(fā)明的剛性錨桿組件的兩端分別通過連接件與索夾連接組件和錨固連接組件連接；錨固連接組件的錨固件底座下方設(shè)置多道豎向的開孔板，開孔板的孔中穿過帶肋鋼筋形成剪力鍵，錨固件底座的上方的下耳板通過連接件與所述剛性錨桿組件連接，下耳板的垂直方向設(shè)置備用耳板，用于更換錨桿時(shí)使用，這種設(shè)計(jì)方式使得剛性限位錨桿可同時(shí)承受拉力和壓力。在不進(jìn)行張拉的情況下，就能有效約束主纜豎向上下的位移，不會(huì)對(duì)主纜的恒載狀態(tài)造成影響，為獨(dú)塔懸索橋的主纜位移控制提供了穩(wěn)定可靠的保障，同時(shí)避免了在更換錨桿時(shí)需要耗費(fèi)過高的成本，只需利用同樣的錨桿安裝在備用耳板上即可完成更換。
23、本發(fā)明的剛性錨桿組件中每個(gè)錨桿采用合金鋼制成，截面采用圓形或工字形，且單根剛性錨桿相較柔性錨索的錨具長(zhǎng)度可減小1m左右，大大降低了對(duì)安裝空間的要求。同時(shí)，由于錨桿不承受加勁梁的恒載，在施工與更換過程中無需大噸位的張拉設(shè)備，降低了施工難度，使得在空間受限的情況下也能順利完成相關(guān)工作；對(duì)于強(qiáng)震區(qū)的獨(dú)塔懸索橋，剛性錨桿組件兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)阻尼器組件(粘滯流體阻尼器)，并且將錨桿上的高強(qiáng)螺栓更換為剪力銷裝置。當(dāng)?shù)卣鹆Τ^錨桿剪力銷裝置的承載能力時(shí)，錨桿斷開，阻尼器參與耗能，有效吸收瞬時(shí)的地震作用，避免吊索以及錨固系統(tǒng)破壞，極大地提高了獨(dú)塔懸索橋在地震作用下的安全性。
1.一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，其特征在于，包括：剛性錨桿組件、索夾連接組件和錨固連接組件；所述剛性錨桿組件的兩端分別通過連接件與所述索夾連接組件和錨固連接組件連接；
2.如權(quán)利要求1所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，其特征在于，所述剛性錨桿組件包含兩個(gè)錨桿，每個(gè)錨桿上均設(shè)置有錨桿上端耳板和錨桿下端耳板，所述錨桿的兩端分別通過緊固件與所述錨桿上端耳板和錨桿下端耳板連接，所述錨桿上端耳板通過連接件與索夾連接組件的上耳板連接；所述錨桿下端耳板通過連接件與所述下耳板連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，其特征在于，或，所述剛性錨桿組件還包括設(shè)置在兩個(gè)錨桿兩側(cè)的兩個(gè)阻尼器組件，所述阻尼器組件為粘滯流體阻尼器，所述粘滯流體阻尼器的兩端設(shè)置有阻尼器耳板，并分別通過連接件與所述索夾連接組件與錨固連接組件連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，其特征在于，所述錨桿上端耳板和錨桿下端耳板采用鑄鋼或鍛鋼制成；所述錨桿采用合金鋼制成，截面采用圓形或工字形。
5.如權(quán)利要求2所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，其特征在于，所述索夾連接組件由兩個(gè)半圓形的索夾組成，兩個(gè)所述索夾之間的連接縫為鋸齒狀連接縫，并通過緊固件進(jìn)行夾緊；所述上耳板設(shè)置在其中一個(gè)索夾上，用于連接所述錨桿上端耳板，所述上耳板上設(shè)置有至少兩個(gè)連接孔。
6.一種獨(dú)塔懸索橋，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置，以及主纜、吊索、加勁梁、索塔和錨碇；所述主纜的一端與懸索橋一端的所述錨碇錨固連接，所述主纜剛性限位錨桿裝置設(shè)置在所述主纜靠近端部的位置，通過索夾連接組件與所述主纜連接，所述主纜剛性限位錨桿裝置通過錨固件底座與所述錨碇錨固；所述主纜的另一端穿過設(shè)置在懸索橋中部的索塔的頂部，并與懸索橋另一端的所述錨碇錨固連接；所述加勁梁設(shè)置在所述主纜的下方，并通過吊索連接。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：
8.如權(quán)利要求7所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于要實(shí)現(xiàn)抗震功能的主纜剛性限位錨桿裝置，錨桿上的連接件應(yīng)更換為剪力銷裝置，則應(yīng)根據(jù)地震力確定所述剪力銷裝置的參數(shù)，剪力銷裝置承載能力需要大于成橋運(yùn)營(yíng)階段的剪力，但應(yīng)小于地震設(shè)防烈度下的剪力。
9.如權(quán)利要求1-6所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.如權(quán)利要求9所述的一種回轉(zhuǎn)纜懸索橋的主纜限位錨桿裝置的安裝方法，其特征在于，當(dāng)所述錨桿需要更換時(shí)，首先測(cè)量主纜是否為成橋線形，若主纜非成橋線形，則使用所述錨固連接組件的備用耳板作為反力架，張拉或頂推主纜使之達(dá)到成橋線形；當(dāng)主纜滿足成橋線形時(shí)，拆除舊錨桿，更換新錨桿，最終拆下臨時(shí)張拉或頂推裝置，完成錨桿的更換。