一种悬索桥隧道式锚碇及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种悬索桥隧道式锚碇，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。本发明专利技术中的隧道式锚碇将主缆拉力转换为后锚面的压力；锚梁受到来自后锚面的压力，并通过自身的刚度将一部分压力以正压力的形式传递到锚梁前端的岩体，另一部分压力以摩擦力的形式传递到锚梁底面的岩体，与传统隧道式锚碇相比，具有更清晰的力学概念，各分力之间的分配关系更明确，且能显著减少锚碇混凝土用量，降低施工开挖难度，缩短工期，还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。

A Tunnel Anchorage of Suspension Bridge and Its Construction Method

The invention discloses a tunnel anchorage of a suspension bridge, which comprises two front anchor chambers and anchor beams inclined in the mountain body, two front anchor chambers symmetrically arranged relative to the center line of the bridge, the axes of the anchor beams are perpendicular to the direction of the main cable tension, and are embedded in the rock mass on both sides of the front anchor chamber, and the anchor beams run through two front anchor chambers. The cable is anchored on the anchor beam in the front anchor chamber. The tunnel anchorage in the invention converts the tension of the main cable into the pressure of the back anchor surface; the anchor beam is subjected to the pressure from the back anchor surface, and passes part of the pressure to the rock mass at the front end of the anchor beam in the form of positive pressure through its own rigidity; the other part of the pressure is transferred to the rock mass at the bottom of the anchor beam in the form of friction force, which is compared with the traditional tunnel. Compared with the type anchorage, it has clearer mechanical concept, clearer distribution relationship among the components, and can significantly reduce the amount of concrete used in the anchorage, reduce the difficulty of construction excavation, shorten the construction period, and maintain the integrity of surrounding rock as far as possible to achieve the best anchorage effect.

【技术实现步骤摘要】
一种悬索桥隧道式锚碇及施工方法
本专利技术涉及桥梁工程领域，具体涉及一种悬索桥隧道式锚碇及施工方法。
技术介绍
目前悬索桥锚碇型式主要有重力式锚碇和隧道式锚碇。重力式锚碇在土体及软弱岩体地基中使用，依靠自重与地基之间的摩擦力来抵抗主缆的拉力，土石方开挖、混凝土工程量大，对生态环境的影响也大。隧道式锚碇常在岩体较为坚硬完整的峡谷地区使用，是将主缆巨大的拉力通过散索段分散后，经连接钢构件传递到前锚面，再通过穿过锚塞体的锚固系统传递到后锚面，至此将主缆拉力转换为后锚面的压力，锚塞体受到来自后锚面的压力，并通过“瓶塞效应”以挤压力、摩擦力和剪切力的形式将其传递到锚塞体周围的岩体。然而，传统的隧道式锚碇具有以下缺点：1、锚塞体的体积一般较大，对主跨超过1000米的大跨悬索桥而言，锚塞体混凝土用量达到15000m3以上；且锚塞体的隧洞挖方和弃渣量较大(大于锚塞体混凝土用量)；由于锚塞体断面尺寸大，开挖难度大，工期长；2、锚塞体和岩体之间的“瓶塞效应”力学概念不清晰，挤压力、摩擦力和剪切力之间的分配关系不明确，设计中难以对各分量进行准确量化；3、左、右隧洞之间的岩体中墙较薄(很难大于10米，通常都在10米以下)，在爆破开挖过程中容易对岩体中墙造成过大扰动，从而降低围岩对锚塞体的约束能力。
技术实现思路
本专利技术目的在于：为了克服传统隧道式锚碇的上述不足之处，提供一种悬索桥隧道式锚碇，其与传统隧道式锚碇相比，具有更加清晰的力学概念，力的分配和传递路径更加明确，大大减少施工混凝土用量，降低施工开挖难度，能有效缩短工期，同时还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种悬索桥隧道式锚碇，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。本专利技术中的隧道式锚碇将主缆巨大的拉力通过散索段分散后，经连接钢构件传递到前锚面；再通过穿过锚梁的锚固系统传递到后锚面，至此将主缆拉力转换为后锚面的压力；锚梁受到来自后锚面的压力，并通过自身的刚度将一部分压力以正压力的形式传递到锚梁前端的岩体，另一部分压力以摩擦力的形式传递到锚梁底面的岩体，与传统隧道式锚碇相比，具有更加清晰的力学概念，各分力之间的分配关系更明确，且能显著减少锚碇混凝土用量，降低施工开挖难度，缩短工期，同时还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。作为本专利技术的优选方案，所述锚梁的横截面为矩形。作为本专利技术的优选方案，所述锚梁在与前锚室相连的横截面处设有弧形凸顶，所述弧形凸顶为满足主缆散索范围及前锚面空间而设。通过设置弧形凸顶作为对锚梁上承受主缆拉力的横截面部位进行局部加强，从而可以减小锚梁上其余部位的横截面，有利于减少锚洞开挖量。作为本专利技术的优选方案，所述锚梁两端超过前锚室底部边缘8-10m，以增加锚梁两端与岩体的接触面积，提高锚梁的承载能力。作为本专利技术的优选方案，在所述前锚室的洞口处设有散索鞍基础，以用于安装固定散索鞍。作为本专利技术的优选方案，所述散索鞍基础上安装有散索鞍，通过设置散索鞍可以将主缆巨大的拉力均匀分散到散索段。作为本专利技术的优选方案，所述锚梁与所述前锚室的倾斜角度一致，既便于锚洞开挖施工，又能使散索段拉力均匀正向传递至锚梁前锚面。作为本专利技术的优选方案，所述前锚室的倾斜角度为35-45°，该倾斜角度既便于整个锚碇施工，又能对主缆提供较好的锚固力。本专利技术还提供一种悬索桥隧道式锚碇的施工方法，包括以下几个步骤：(1)在悬索桥桥头山体上开挖锚碇隧洞，包括前锚室、锚梁、后锚室的隧洞，对洞口、前锚室、后锚室进行支护；(2)在与前锚室所对应的锚梁部分安装锚固系统的定位支架；(3)在锚梁隧洞内安装预留的预应力管道和预应力槽口相关组件，完成后绑扎锚梁钢筋，然后进行锚梁混凝土浇筑并养护；(4)在预应力管道内穿预应力束，并对预应力束进行张拉、锚固；(5)在前锚室内安装散索鞍，并将悬索桥主缆通过散索鞍分散成多根分缆索，多根分缆索分别与锚梁前锚面的预留钢构件进行连接。相比传统隧道锚的锚塞体，本专利技术中的悬索桥隧道式锚碇具有更加清晰的力学概念，力的分配和传递路径更加明确，且其施工方法更加简单，由于隧道锚的锚梁体积小，混凝土用量减少50％以上；且锚梁隧洞挖方和弃渣量减少50％以上；由于锚梁尺寸小、开挖难度小，有利于缩短工期。作为本专利技术的优选方案，在浇筑锚梁混凝土时，预留从前锚室通往后锚室的检修通道。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、相比传统隧道锚的锚塞体，本专利技术中的隧道锚的锚梁体积小，混凝土用量减少50％以上；且锚梁隧洞挖方和弃渣量减少50％以上；由于锚梁尺寸小、开挖难度小，有利于缩短工期；2、本专利技术中的锚梁将主缆拉力以正压力和摩擦力的形式传递到锚梁前面和底面的岩体，力学传递路径清晰、各分力之间的分配关系明确，设计中可以进行准确计算；3、相对传统锚塞体，采用锚梁可以保留较大的岩体中墙厚度，可以轻松达到13米甚至15米，能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。附图说明图1为本专利技术中的悬索桥隧道式锚碇结构立面图。图2为图1的平面图。图3为图1的侧面图。图4为图1中的A-A断面图。图5为图1的受力示意图。图6为图2的受力示意图。图中标记：1-前锚室，2-锚梁，21-弧形凸顶，3-散索鞍基础，4-散索鞍。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本专利技术提供一种悬索桥隧道式锚碇；如图1-图4所示，本实施例中的悬索桥隧道式锚碇，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室1以及锚梁2，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁2贯通两个前锚室1，主缆在前锚室锚固在锚梁上。本专利技术中的隧道式锚碇将主缆巨大的拉力通过散索段分散后，经连接钢构件传递到前锚面；再通过穿过锚梁的锚固系统传递到后锚面，至此将主缆拉力转换为后锚面的压力；锚梁受到来自后锚面的压力，并通过自身的刚度将一部分压力以正压力的形式传递到锚梁前端的岩体，另一部分压力以摩擦力的形式传递到锚梁底面的岩体，与传统隧道式锚碇相比，具有更加清晰的力学概念，各分力之间的分配关系更明确，且能显著减少锚碇混凝土用量，降低施工开挖难度，缩短工期，同时还能尽可能地保持围岩的完整性，达到最佳锚固效果。本实施例中，所述锚梁2的横截面为矩形，该矩形截面尺寸为12×9.6m，整个锚梁长度为56.2m。本实施例中，所述锚梁2在与前锚室1相连的横截面处设有弧形凸顶21，所述弧形凸顶为满足主缆散索范围及前锚面空间而设，该弧形凸顶的截面半径为6.6m，且左右两个弧形凸顶内侧边缘相距13.8m。通过设置弧形凸顶作为对锚梁上承受主缆拉力的横截面部位进行局部加强，从而可以减小锚梁上其余部位的横截面，有利于减少锚洞开挖量。本实施例中，所述锚梁2的长度方向两端超过前锚室1底部边缘8m，即锚梁长度方向端部至左右两个弧形凸顶外侧边缘的距离为8m，该锚梁从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。

【技术特征摘要】
1.一种悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，包括倾斜布置在山体中的两个前锚室以及锚梁，两个前锚室相对于桥梁中心线对称设置，所述锚梁轴线与主缆拉力方向相垂直，并嵌固于前锚室两侧的岩体中，且锚梁贯通两个前锚室，主缆在前锚室锚固在锚梁上。2.根据权利要求1所述的悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，所述锚梁的横截面为矩形。3.根据权利要求2所述的悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，所述锚梁在与前锚室相连的横截面处设有弧形凸顶，所述弧形凸顶为满足主缆散索范围及前锚面空间而设。4.根据权利要求1-3之一所述的悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，所述锚梁两端超过前锚室底部边缘8-10m。5.根据权利要求1-3之一所述的悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，在所述前锚室的洞口处设有散索鞍基础。6.根据权利要求5所述的悬索桥隧道式锚碇，其特征在于，所述散索鞍基础上安装有散索鞍。7.根据权利要求1-3之一所述的悬索桥隧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建兴，杨智，吴再新，王勇，彭伟，
申请(专利权)人：四川省铁路产业投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51