适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构及方法与流程

本发明涉及桥梁抗风技术领域，特别是涉及一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构及方法。

背景技术：

桥梁在正常运营状态下需承担横桥向的风荷载，对于斜拉桥或者悬索桥，横桥向极限风荷载的总和可以达到数百吨级，一般需设置主梁横向抗风构造，来将主梁上的风荷载传递至桥塔或者基础当中，从而避免在横桥向风荷载的作用下桥梁主梁与桥塔发生撞击。目前，大跨度斜拉桥或者悬索桥一般是在桥塔与主梁之间是设置板式橡胶支座或者盆式橡胶支座，由于风荷载方向的不确定性，一般需在主梁的两侧均布置有抗风支座；因而桥梁正常使用状态下主梁被横向抗风支座严格固定在塔柱中间(双塔柱时)或者两侧(独立塔柱时)，主梁在横桥向的变位表现为支座橡胶的弹性变形。此外，桥梁在正常使用状态下主梁会因季节温差发生纵桥向的伸缩变形，在车辆荷载、纵向桥的风力等荷载作用下主梁也会发生纵桥向的位移，横向抗风支座还需满足主梁相对于桥塔延纵桥向自由伸缩的性能需求。

斜拉桥或者悬索桥在我国的应用是在上个世纪80年代改革开放后才兴起的，大规模的桥梁建设始于21世纪初。桥梁支座的使用寿命一般不超过50年，部分环境较为恶劣的可能在20年左右，目前，绝大部分桥梁的支座还处于其寿命期内。我国桥梁的设计使用年限一般为100年，桥梁寿命期必然因支座部件的老化需进行更换，不同于桥梁竖向支座可以将主梁利用千斤顶进行顶升后直接更换受损或者老化部件，斜拉桥、悬索桥的横桥向抗风支座因其承受任意水平向风力的受力特点，抗风支座需在主梁两侧成对设置，支座是“卡”在主梁和桥塔之间的，因而很难对主梁进行横桥向的“顶升”移动，横桥向抗风支座的更换便成为了将来一个时期内的难题。

综上所述，现有技术中对于斜拉桥、悬索桥的横桥向抗风支座难以更换的问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构，其使支座通过第一连接件、螺杆连接器与第二连接件连接，只需拧动螺杆连接器即可快速方便更换支座，利用支座内部的橡胶变位来实现主梁与桥塔连接处的转动和轴向变形，利用支座沿垫石滑动来实现主梁相对于桥塔延纵桥向及竖向的变形，避免了其硬性受力造成的破坏。

进一步的，本发明采用下述技术方案：

一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构，包括抗风支座垫石，所述抗风支座垫石侧部对应固定设置第一钢板，所述第一钢板侧部设置可沿其滑动的支座，所述支座侧面连接有多个第一连接件，第一连接件通过螺杆连接器与第二连接件连接，所述第一连接件和第二连接件之间具有设定间隙。

进一步的，所述支座侧面固定设置支座托架，所述支座托架设置多个连接孔，第一连接件穿过连接孔设置。

进一步的，所述支座托架包括主板，主板四周均固定连接侧板，主板贴覆于支座侧面，四侧板包覆在支座四周。

进一步的，所述螺杆连接器包括套筒状结构，套筒状结构内侧布设通长螺纹。

进一步的，所述第一连接件为沉头螺栓，沉头螺栓头部卡设于支座托架处。

进一步的，所述第二连接件为螺杆，所述第二连接件穿过第二钢板设置，第二连接件端部处设置主梁侧支座。

进一步的，所述主梁侧支座包括竖板，竖板设置多个连接孔供第二连接件穿过；所述竖板侧部连接有多个支板。

或者，所述第二连接件为锚栓，所述锚栓端部带有弯钩。

进一步的，所述第二连接件穿过第二钢板设置，所述第二钢板侧部还设置多个U型锚固钢筋。

进一步的，所述U型锚固钢筋底部固定于第二钢板侧部，U型锚固钢筋端部带有弯钩。

进一步的，所述第一钢板侧部固定设置不锈钢板，支座侧部固定设置滑板，所述滑板贴覆于不锈钢板上且可沿不锈钢板滑动。

进一步的，所述第一钢板侧部设置多个U型锚固钢筋，U型锚固钢筋底部固定于第一钢板侧部，U型锚固钢筋端部延伸至抗风支座垫石内且带有弯钩。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构的施工方法，包括以下步骤：

在桥塔侧布设抗风支座垫石，抗风支座垫石侧部固定第一钢板，将不锈钢板与第一钢板焊接固定；

在主梁侧固定第二钢板，穿过第二钢板设置第二连接件，第二连接件延伸至主梁内部；

将螺杆连接器由第二连接件端部向主梁侧移动；

安装支座和支座托架，穿过支座托架设置第一连接件，第一连接件头部固定于支座托架和支座交界处；

将支座放至抗风支座垫石和主梁间隙之间，将螺杆连接器对齐连接第一连接件，螺杆连接器两端分别拧紧在第一连接件、第二连接件上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的抗风结构，将支座侧面连接第一连接件，而将第一连接件通过螺杆连接器与第二连接件连接，第二连接件固定于主梁上，从而在支座损坏需要更换时，只需拧动螺杆连接器，取消螺杆连接器和第一连接件的连接即可将支座取下更换，方便简单快捷。

本发明的抗风结构，支座并不是完全固定于垫石侧，而是可沿垫石侧滑动，使主梁可以相对于桥塔发生纵桥向及竖向的相对位移，这就使得横桥向抗风支座不对主桥产生纵桥向的约束，同时利用支座橡胶的弹性变形实现主梁横桥向的变形及扭转变形，在主梁受横风时并不是硬性受力，呈柔性抗风方式，可以避免横风下主梁与桥塔的碰撞。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例1的抗风结构示意图；

图2为本发明实施例2的抗风结构示意图；

图3为图1、2中的A-A剖视图；

图4为图1、2中的B-B剖视图；

图5为支座托架侧视图；

图6为第一钢板侧视图；

图7为实施例1的第二钢板侧视图；

图8为实施例2的第二钢板侧视图；

图9为主梁侧支座的侧视图；

图10为主梁侧支座的主视图；

图11为螺杆连接器的示意图；

图中，1抗风支座垫石，2第一钢板，3支座，4第一连接件，5螺杆连接器，6第二连接件，7支座托架，8连接孔，9主板，10侧板，11套筒状结构，12通长螺纹，13第二钢板，14主梁侧支座，15竖板，16连接孔，17支板，18弯钩，19U型锚固钢筋，20不锈钢板，21滑板，22U型锚固钢筋，23桥塔，24主梁，25连接孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在斜拉桥、悬索桥的抗风支座难以更换的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构及方法。

实施例1(混凝土主梁)：

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、3-7、9-11所示，提供了一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构，包括抗风支座垫石1，抗风支座垫石1左侧固定于桥塔侧部，抗风支座垫石1右侧部对应固定设置第一钢板2，所述第一钢板2侧部设置可沿其滑动的支座3，所述支座3侧面连接有多个第一连接件4，第一连接件4通过螺杆连接器5与第二连接件6连接，所述第一连接件4和第二连接件6之间具有设定间隙。

所述支座3侧面固定设置支座托架7，所述支座托架7设置多个连接孔8，第一连接件4穿过连接孔8设置。

所述支座托架7包括主板9，主板9四周均固定连接侧板10，主板9贴覆于支座3侧面，四侧板10包覆在支座3四周。

所述螺杆连接器5包括套筒状结构11，套筒状结构11内侧布设通长螺纹12，套筒状结构11一端套设于第一连接件4外部与其连接，另一端套设于第二连接件6外部与其连接。

所述第一连接件4为沉头螺栓，沉头螺栓头部卡设于支座托架7与支座3配合处。

第一连接件4和第二连接件6之间的间隙可以为10mm。第一连接件4和第二连接件6设置外螺纹，螺纹长度均为65mm，通过长55mm的螺杆连接器连接。

本实施例针对适用于混凝土主梁，将第二连接件6设置为锚栓，锚栓端部带有弯钩18，锚栓锚固于混凝土主梁内部。

第二钢板13设置连接孔25，所述第二连接件6穿过第二钢板13的连接孔25设置，所述第二钢板13侧部还设置多个U型锚固钢筋19，第二钢板13贴覆混凝土主梁侧面设置，且与混凝土主梁固定连接。

所述U型锚固钢筋19底部固定于第二钢板13侧部，与第二钢板13双面焊接，U型锚固钢筋19端部带有弯钩，U型锚固钢筋19锚固于混凝土主梁内部。

所述第一钢板2侧部固定设置不锈钢板20，支座3侧部固定设置滑板21，所述滑板21贴覆于不锈钢板20上且可沿不锈钢板20滑动。不锈钢板贴着在支座之上，通过滑板实现支座与第一钢板的滑动。

所述第一钢板2侧部设置多个U型锚固钢筋22，U型锚固钢筋22底部固定于第一钢板2侧部，U型锚固钢筋22端部延伸至抗风支座垫石1内锚固且带有弯钩。

本发明支座3可以采用橡胶支座，滑板21可以采用聚四氟乙烯板；桥梁在正常使用状态下，会随着季节的温差发生伸缩变形，这是主梁发生位移的主要原因，另外车辆的制动力、纵向桥的风力也会使主梁发生纵桥向的位移，图3中A所示为正常使用状态下支座纵桥向可滑动范围。

聚四氟乙烯滑板、橡胶支座可根据支座承载力的需求直接采用《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》(JT/T 663-2006)中的支座，其它构件的材料参数如下：

第一钢板采用Q235钢材；支座托架采用Q235钢材；沉头螺栓采用20MnTiB；螺杆连接器采用45号优质碳素结构钢；锚栓采用Q345钢材；螺杆采用20MnTiB；第二钢板、主梁侧支座采用Q235钢材；U型锚固钢筋采用HPB300。

实施例2(主梁采用钢箱梁、钢桁梁)：

如图2-6、8-11所示，本实施例针对适用于钢箱(桁)主梁，将所述第二连接件6设置为螺杆，第二钢板13设置连接孔25，所述第二连接件6穿过第二钢板13的连接孔25设置，第二连接件6端部处设置主梁侧支座14。

第二钢板13贴覆钢箱(桁)主梁侧板外侧面设置，且与钢箱(桁)主梁固定连接。

所述主梁侧支座14包括竖板15，竖板15设置多个连接孔16供第二连接件6穿过；所述竖板15侧部连接有多个支板17；主梁侧支座14的支板17端部支撑于钢箱(桁)主梁侧板内侧面，螺杆端头部卡合于竖板15侧部。

本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种适用于斜拉桥、悬索桥的可更换式横向抗风结构的施工方法，包括以下步骤：

在桥塔23侧布设抗风支座垫石1，抗风支座垫石1侧部固定第一钢板2，将不锈钢板20与第一钢板2焊接固定(采用围焊，焊缝高度为5mm)；

在主梁24侧固定第二钢板13(第二钢板13可以由多块组成，钢板间采用坡口焊缝或角焊缝连接，焊缝高度为8mm)，穿过第二钢板13设置第二连接件6，第二连接件6延伸至主梁24内部；

将螺杆连接器5拧在第二连接件6端部并由第二连接件6端部向主梁24侧移动；

安装支座3和支座托架7，穿过支座托架7设置第一连接件4，第一连接件4头部固定于支座托架7和支座3交界处；

将支座3放至抗风支座垫石1和主梁24间隙之间，利用扳手拧动螺杆连接器，将螺杆连接器5对齐连接第一连接件4，螺杆连接器5两端分别拧紧在第一连接件4、第二连接件6上。

在支座受到破坏需要更换时，拧动螺杆连接器，使螺杆连接器全部移动至第二连接件上，取消螺杆连接器和第一连接件的连接即可将支座取下更换，方便简单快捷。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。