一种焊接式背索结构主索鞍的制作方法

本发明涉及悬索桥的索鞍，具体是一种焊接式背索结构主索鞍。

背景技术：

在悬索桥设计中，要求在永久荷载作用下，主缆在索塔顶部的水平合力应为零，以此而计算出边跨部分主缆和中跨部分主缆的受力情况。通常，计算出的边跨部分主缆的受力和中跨部分主缆的受力是不相等的，有时还会相差很大；但是，对于主缆的设计，无论其处在边跨部分、还是处在中跨部分，安全系数是一致的，这就必然导致主缆受力较大的一侧需要更大的受力面积，当边跨部分主缆的受力大于中跨部分主缆的受力时，就需要在边跨部分增加锚固在对应主索鞍上的索股，该索股即形成悬索桥的背索。

参见图1所示，目前，背索式悬索桥用的主索鞍主要由一体的索鞍本体1和处在索鞍本体1顶部的背索锚固体2构成，背索锚固体2的背索挂耳在鞍槽内朝向边跨部分，背索锚固体2的背索挂耳用作连接悬索桥的背索。此背索结构主索鞍由于背索锚固体和索鞍本体的一体化成型结构，以及背索锚固体在索鞍本体顶部的凸起结构，使得背索锚固体顶部至索鞍本体鞍槽之间的垂直距离偏大，通常会达到1.5～2.1m，这将会导致索鞍本体的加工难度增大，特别是鞍槽底面的加工更为明显，这种难度虽然可以通过机床主轴的伸长和刀杆的加长而克服，但是，加长悬伸的加工方式会使得主轴和/或刀杆的刚性变差，从而易于产生振动、甚至是较大振动，加工质量难以保证，所成型的主索鞍的合格率低，加工成本高。

技术实现要素：

本发明的技术目的在于：针对上述背索结构主索鞍的特殊性和现有一体化背索结构主索鞍技术的不足，提供一种能够方便加工且加工质量可靠地焊接式背索结构主索鞍。

本发明的技术目的是以下述技术方案实现的：一种焊接式背索结构主索鞍，包括分体结构的索鞍本体和背索锚固体，所述背索锚固体的两侧背索支座分别以焊接方式组合固定在索鞍本体两侧的对应鞍槽壁板上。

所述背索锚固体的每侧背索支座具有匹配于索鞍本体对应鞍槽壁板顶部轮廓型线的顶面焊接坡口，所述背索支座的顶面焊接口一侧具有向下延伸的支座耳板，所述支座耳板的至少一个侧边及底边分别具有焊接坡口；与之对应的，所述索鞍本体每侧鞍槽壁板上开设有匹配于对应背索支座底部支座耳板的限位槽；在组合装配时，所述背索锚固体的每侧背索支座的支座耳板嵌装在所述索鞍本体对应鞍槽壁板上的限位槽内，所述背索支座的顶面焊接坡口与对应鞍槽壁板的顶面焊接在一起并形成坡口焊缝，所述支座耳板的至少一个侧边及底边的焊接坡口分别与对应限位槽的侧边面及底边面对应焊接在一起并形成坡口焊缝。

作为优选方案之一，所述索鞍本体主要由分体结构的边跨侧和中跨侧经中分结合面上的多根锁紧螺栓副锁合而成，所述索鞍本体每侧鞍槽壁板上的限位槽处在所述索鞍本体的中跨侧上，所述背索支座与所述索鞍本体对应鞍槽壁板之间的焊缝处在所述索鞍本体的中跨侧上。进一步的，所述索鞍本体每侧鞍槽壁板的顶部具有对对应背索支座的支座前端面进行承托限位的限位结构，所述背索支座的支座前端面与所述索鞍本体对应鞍槽壁板顶部的限位结构形成面接触配合。再进一步的，所述索鞍本体每侧鞍槽壁板顶部的限位结构是以所述索鞍本体的边跨侧中分结合面而成型，所述边跨侧中分结合面的上部具有吻合所述背索支座的支座前端面的限位端面。

作为优选方案之一，所述背索支座上的向下延伸的支座耳板处在所述顶面焊接坡口的内侧；与之对应的，所述索鞍本体对应鞍槽壁板上的限位槽处在所述鞍槽壁板的内侧。

作为优选方案之一，所述背索锚固体主要由分体结构的两侧背索支座和锚梁组成，所述锚梁的两端分别通过多根锁紧螺栓副固定在两侧背索支座的支座后端面上，两侧背索支座之间的锚梁上具有向边跨侧延伸的背索挂耳。

本发明的有益技术效果是：

1.本发明针对背索结构主索鞍的特殊性，将索鞍本体和背索锚固体先以分体结构各自成型，再以焊接组合方式将二者整体组装成型，从而既确保了背索结构主索鞍的结构强度和功能的实现，又有效地消除了背索锚固体对索鞍本体加工过程的影响，使得背索结构主索鞍能够容易、方便、高效的加工成型，且加工质量可靠，满足了背索式悬索桥的技术要求，经济实用；

2.本发明背索锚固体的背索支座与索鞍本体对应鞍槽壁板之间的装配结构，既能够确保背索锚固体的背索支座在索鞍本体的对应鞍槽壁板上实现准确、稳定地可靠定位，又能够可靠地提高背索支座与对应鞍槽壁板之间的焊接强度，从而使背索锚固体稳固地装配在索鞍本体上，有效保障了背索结构主索鞍在使用过程中的受力强度，稳定性和可靠性好；

3.本发明索鞍本体的鞍槽壁板上所设置的承托限位结构，对应于背索锚固体的牵引方向，从而配合鞍槽壁板和背索支座之间的焊接组合结构对背索锚固体形成稳定地限位支承，进一步增强了背索结构主索鞍在使用过程中的受力强度；

4.本发明的索鞍本体的分体结构、以及背索锚固体的分体结构，能够进一步降低本发明的加工难度，使得加工过程容易、方便、高效。

附图说明

图1为现有背索结构主索鞍的结构示意图。

图2为本发明的一种结构示意图。

图3为图2中背索支座的结构示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为图2中索鞍本体的分解结构示意图。

图6为图2所示本发明的立体状态结构示意。

图中代号含义：1—索鞍本体；11—边跨侧；12—中跨侧；13—限位槽；14—拉杆孔；15—限位端面；2—背索锚固体；21—背索支座；22—锚梁；23—背索挂耳；24—支座前端面；25—顶面焊接坡口；26—支座后端面；27—支座耳板；28—拉杆孔；29—底面焊接坡口。

具体实施方式

本发明涉及悬索桥的索鞍，具体是一种焊接式背索结构主索鞍，下面以多个实施例对本发明的主体技术内容进行详细说明。其中，实施例1结合说明书附图-即图2、图3、图4、图5和图6对本发明的内容进行详细、具体的说明，其它实施例未单独绘制附图，但其主体结构仍可参照实施例1的附图。在此需要特别说明的是，本发明的附图是示意性的，其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节，以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。

实施例1

参见图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明包括分体结构的索鞍本体1和背索锚固体2。

其中，索鞍本体1主要由分体结构的边跨侧11和中跨侧12经中分结合面上的多根锁紧螺栓副锁合而成。索鞍本体1的边跨侧11和中跨侧12具有贯通的鞍槽，鞍槽两侧具有向上竖立的鞍槽壁板，边跨侧11鞍槽壁板的顶部轮廓为端部处低、中分结合面处高的斜面型线结构，中跨侧12鞍槽壁板的顶部轮廓型线为拱形的弧形型线；索鞍本体1的边跨侧11和中跨侧12以中分结合面对接在一起时，边跨侧11的两侧鞍槽壁板顶部分别高出中跨侧12的两侧鞍槽壁板的顶部，边跨侧11高出中跨侧12的中分结合面部分（即边跨侧11中分结合面的上部）具有对背索锚固体2的背索支座进行承托限位的限位端面15。

索鞍本体1每侧鞍槽壁板的内侧以内沉方式开设有限位槽13，每侧限位槽13处在中跨侧12鞍槽壁板靠近中分结合面的上部，且限位槽13的一个侧边是由边跨侧11的中分结合面组成，每侧限位槽13内的鞍槽壁板上对应整个鞍槽壁板上的拉杆孔排布轨迹而设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔14。索鞍本体1两侧鞍槽壁板上的限位槽以对称方式成型。

背索锚固体2主要由分体结构的两侧背索支座21和锚梁22组成。两侧背索支座21以左右对称结构成型，两侧背索支座21对应于索鞍本体1的两侧鞍槽壁板成型间距而呈间距配合，每侧背索支座21的后端具有外折法兰边结构的支座后端面26；锚梁22的两端分别通过多根锁紧螺栓副固定在两侧背索支座21的支座后端面26上，两侧背索支座21之间的锚梁22上具有向边跨侧延伸的背索挂耳23，背索挂耳23用作连接悬索桥的背索。

背索锚固体2的每侧背索支座21具有匹配于索鞍本体1的中跨侧12对应鞍槽壁板顶部轮廓型线的顶面焊接坡口25，该顶面焊接坡口25的长度与索鞍本体1的中跨侧12对应鞍槽壁板上的限位槽13长度一致。前述背索支座21的顶面焊接坡口25的内侧具有向下延伸的支座耳板27，该支座耳板27的轮廓结构匹配于上述索鞍本体1的对应鞍槽壁板上的限位槽13轮廓，支座耳板27的前侧竖向侧边为平面结构，支座耳板27的后侧竖向侧边具有焊接坡口，支座耳板27的底边具有底面焊接坡口29；支座耳板28上设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔28，具体要求支座耳板27上的两个拉杆孔28与上述对应限位槽13内的鞍槽壁板上的两个拉杆孔14呈一一对应关系。此外，背索锚固体2的每侧背索支座21的前端具有吻合上述索鞍本体1的边跨侧11对应限位端面15的支座前端面24。背索锚固体2的每侧背索支座21顶面为斜面结构，该斜面的斜度与上述索鞍本体1的边跨侧11对应鞍槽壁板上的顶面斜度相吻合。

上述背索锚固体2的两侧背索支座21分别以焊接组分方式装配固定在上述索鞍本体1两侧对应鞍槽壁板上的限位槽13内。具体的，背索锚固体2的每侧背索支座21的支座耳板27嵌装在索鞍本体1对应鞍槽壁板上的限位槽13内，背索支座21的支座前端面24与索鞍本体1的边跨侧11对应鞍槽壁板顶部的限位端面15形成面接触配合，且支座耳板27的前侧竖向侧边与边跨侧11对应鞍槽壁板的中分结合面形成面接触配合；背索支座21的顶面焊接坡口25与对应鞍槽壁板的顶面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板27的后侧竖向侧边与对应限位槽13的后侧侧边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板27的底面焊接坡口29与对应限位槽13的底边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝。如此，背索锚固体2每侧背索支座21的支座耳板27通过多个边与索鞍本体1的中跨侧12对应鞍槽壁板上的限位槽13多个边面分别形成坡口焊缝，牢固的焊接在一起，每侧背索支座21的顶面与对应鞍槽壁板边跨侧11的顶面处在同一斜面上，组合装配成如图6所示的带背索锚固体的整体主索鞍结构；当然，此焊接结构不影响索鞍本体1的边跨侧11和中跨侧12通过中分结合面处的组合装配。

实施例2

本发明包括分体结构的索鞍本体和背索锚固体。

其中，索鞍本体主要由分体结构的边跨侧和中跨侧经中分结合面上的多根锁紧螺栓副锁合而成。索鞍本体的边跨侧和中跨侧具有贯通的鞍槽，鞍槽两侧具有向上竖立的鞍槽壁板，边跨侧鞍槽壁板的顶部轮廓为端部处低、中分结合面处高的斜面型线结构，中跨侧鞍槽壁板的顶部轮廓型线为拱形的弧形型线；索鞍本体的边跨侧和中跨侧以中分结合面对接在一起时，边跨侧的两侧鞍槽壁板顶部分别高出中跨侧的两侧鞍槽壁板的顶部，边跨侧高出中跨侧的中分结合面部分（即边跨侧中分结合面的上部）具有对背索锚固体的背索支座进行承托限位的限位端面。

索鞍本体每侧鞍槽壁板的内侧以内沉方式开设有限位槽，每侧限位槽处在中跨侧鞍槽壁板靠近中分结合面的上部，要求限位槽的成型结构独立于索鞍本体的边跨侧，每侧限位槽内的鞍槽壁板上对应整个鞍槽壁板上的拉杆孔排布轨迹而设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔。索鞍本体两侧鞍槽壁板上的限位槽以对称方式成型。

背索锚固体主要由分体结构的两侧背索支座和锚梁组成。两侧背索支座以左右对称结构成型，两侧背索支座对应于索鞍本体的两侧鞍槽壁板成型间距而呈间距配合，每侧背索支座的后端具有外折法兰边结构的支座后端面；锚梁的两端分别通过多根锁紧螺栓副固定在两侧背索支座的支座后端面上，两侧背索支座之间的锚梁上具有向边跨侧延伸的背索挂耳，背索挂耳用作连接悬索桥的背索。

背索锚固体的每侧背索支座具有匹配于索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板顶部轮廓型线的顶面焊接坡口，该顶面焊接坡口的长度与索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板上的限位槽长度一致。前述背索支座的顶面焊接坡口的内侧具有向下延伸的支座耳板，该支座耳板的轮廓结构匹配于上述索鞍本体的对应鞍槽壁板上的限位槽轮廓，支座耳板的前、后两侧竖向侧边分别为焊接坡口结构，支座耳板的底边具有底面焊接坡口；支座耳板上设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔，具体要求支座耳板上的两个拉杆孔与上述对应限位槽内的鞍槽壁板上的两个拉杆孔呈一一对应关系。此外，背索锚固体的每侧背索支座的前端具有吻合上述索鞍本体的边跨侧对应限位端面的支座前端面。背索锚固体的每侧背索支座顶面为斜面结构，该斜面的斜度与上述索鞍本体的边跨侧对应鞍槽壁板上的顶面斜度相吻合。

上述背索锚固体的两侧背索支座分别以焊接组分方式装配固定在上述索鞍本体两侧对应鞍槽壁板上的限位槽内。具体的，背索锚固体的每侧背索支座的支座耳板嵌装在索鞍本体对应鞍槽壁板上的限位槽内，背索支座的支座前端面与索鞍本体的边跨侧对应鞍槽壁板顶部的限位端面形成面接触配合；背索支座的顶面焊接坡口与对应鞍槽壁板的顶面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的前、后两个竖向侧边分别与对应限位槽的前、后两侧侧边面之间对应焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的底面焊接坡口与对应限位槽的底边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝。如此，背索锚固体每侧背索支座的支座耳板通过四周与索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板上的限位槽四周分别形成坡口焊缝，牢固的焊接在一起，每侧背索支座的顶面与对应鞍槽壁板边跨侧的顶面处在同一斜面上，组合装配成带背索锚固体的整体主索鞍结构；当然，此焊接结构不影响索鞍本体的边跨侧和中跨侧通过中分结合面处的组合装配。

实施例3

本发明包括分体结构的索鞍本体和背索锚固体。

其中，索鞍本体主要由分体结构的边跨侧和中跨侧经中分结合面上的多根锁紧螺栓副锁合而成。索鞍本体的边跨侧和中跨侧具有贯通的鞍槽，鞍槽两侧具有向上竖立的鞍槽壁板，边跨侧鞍槽壁板的顶部轮廓为端部处低、中分结合面处高的斜面型线结构，中跨侧鞍槽壁板的顶部轮廓型线为拱形的弧形型线；索鞍本体的边跨侧和中跨侧以中分结合面对接在一起时，边跨侧的两侧鞍槽壁板顶部分别高出中跨侧的两侧鞍槽壁板的顶部，边跨侧高出中跨侧的中分结合面部分（即边跨侧中分结合面的上部）具有对背索锚固体的背索支座进行承托限位的限位端面。

索鞍本体每侧鞍槽壁板的外侧以内沉方式开设有限位槽，每侧限位槽处在中跨侧鞍槽壁板靠近中分结合面的上部，且限位槽的一个侧边是由边跨侧的中分结合面组成，每侧限位槽内的鞍槽壁板上对应整个鞍槽壁板上的拉杆孔排布轨迹而设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔。索鞍本体两侧鞍槽壁板上的限位槽以对称方式成型。

背索锚固体主要由分体结构的两侧背索支座和锚梁组成。两侧背索支座以左右对称结构成型，两侧背索支座对应于索鞍本体的两侧鞍槽壁板成型间距而呈间距配合，每侧背索支座的后端具有外折法兰边结构的支座后端面；锚梁的两端分别通过多根锁紧螺栓副固定在两侧背索支座的支座后端面上，两侧背索支座之间的锚梁上具有向边跨侧延伸的背索挂耳，背索挂耳用作连接悬索桥的背索。

背索锚固体的每侧背索支座具有匹配于索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板顶部轮廓型线的顶面焊接坡口，该顶面焊接坡口的长度与索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板上的限位槽长度一致。前述背索支座的顶面焊接坡口的外侧具有向下延伸的支座耳板，该支座耳板的轮廓结构匹配于上述索鞍本体的对应鞍槽壁板上的限位槽轮廓，支座耳板的前侧竖向侧边为平面结构，支座耳板的后侧竖向侧边具有焊接坡口，支座耳板的底边具有底面焊接坡口；支座耳板上设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔，具体要求支座耳板上的两个拉杆孔与上述对应限位槽内的鞍槽壁板上的两个拉杆孔呈一一对应关系。此外，背索锚固体的每侧背索支座的前端具有吻合上述索鞍本体的边跨侧对应限位端面的支座前端面。背索锚固体的每侧背索支座顶面为斜面结构，该斜面的斜度与上述索鞍本体的边跨侧对应鞍槽壁板上的顶面斜度相吻合。

上述背索锚固体的两侧背索支座分别以焊接组分方式装配固定在上述索鞍本体两侧对应鞍槽壁板上的限位槽内。具体的，背索锚固体的每侧背索支座的支座耳板嵌装在索鞍本体对应鞍槽壁板上的限位槽内，背索支座的支座前端面与索鞍本体的边跨侧对应鞍槽壁板顶部的限位端面形成面接触配合，且支座耳板的前侧竖向侧边与边跨侧对应鞍槽壁板的中分结合面形成面接触配合；背索支座的顶面焊接坡口与对应鞍槽壁板的顶面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的后侧竖向侧边与对应限位槽的后侧侧边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的底面焊接坡口与对应限位槽的底边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝。如此，背索锚固体每侧背索支座的支座耳板通过多个边与索鞍本体的中跨侧对应鞍槽壁板上的限位槽多个边面分别形成坡口焊缝，牢固的焊接在一起，每侧背索支座的顶面与对应鞍槽壁板边跨侧的顶面处在同一斜面上，组合装配成带背索锚固体的整体主索鞍结构；当然，此焊接结构不影响索鞍本体的边跨侧和中跨侧通过中分结合面处的组合装配。

实施例4

本发明包括分体结构的索鞍本体和背索锚固体。

其中，索鞍本体是由边跨侧和中跨侧一体成型的整体结构，鞍槽两侧具有向上竖立的鞍槽壁板；每侧鞍槽壁板的顶部轮廓型线为拱形的弧形型线。

索鞍本体每侧鞍槽壁板的内侧以内沉方式开设有限位槽，每侧限位槽处在鞍槽壁板中部区域的上部，每侧限位槽内的鞍槽壁板上对应整个鞍槽壁板上的拉杆孔排布轨迹而设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔。索鞍本体两侧鞍槽壁板上的限位槽以对称方式成型。

背索锚固体主要由分体结构的两侧背索支座和锚梁组成。两侧背索支座以左右对称结构成型，两侧背索支座对应于索鞍本体的两侧鞍槽壁板成型间距而呈间距配合，每侧背索支座的后端具有外折法兰边结构的支座后端面；锚梁的两端分别通过多根锁紧螺栓副固定在两侧背索支座的支座后端面上，两侧背索支座之间的锚梁上具有向边跨侧延伸的背索挂耳，背索挂耳用作连接悬索桥的背索。

背索锚固体的每侧背索支座为三角形结构，每侧背索支座具有匹配于索鞍本体上的对应鞍槽壁板顶部轮廓型线的顶面焊接坡口，该顶面焊接坡口的长度与索鞍本体上的对应鞍槽壁板上的限位槽长度一致。前述背索支座的顶面焊接坡口的内侧具有向下延伸的支座耳板，该支座耳板的轮廓结构匹配于上述索鞍本体的对应鞍槽壁板上的限位槽轮廓，支座耳板的前、后两侧竖向侧边分别具有焊接坡口结构，支座耳板的底边具有底面焊接坡口；支座耳板上设置有两个（该数量可以是一个、两个或三个）拉杆孔，具体要求支座耳板上的两个拉杆孔与上述对应限位槽内的鞍槽壁板上的两个拉杆孔呈一一对应关系。

上述背索锚固体的两侧背索支座分别以焊接组分方式装配固定在上述索鞍本体两侧对应鞍槽壁板上的限位槽内。具体的，背索锚固体的每侧背索支座的支座耳板嵌装在索鞍本体对应鞍槽壁板上的限位槽内，背索支座的顶面在索鞍本体上的对应鞍槽壁板顶部以斜面结构成型；背索支座的顶面焊接坡口与对应鞍槽壁板的顶面之间焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的前、后两个竖向侧边分别与对应限位槽的前、后两侧侧边面之间对应焊接在一起，形成坡口焊缝；支座耳板的底面焊接坡口与对应限位槽的底边面之间焊接在一起，形成坡口焊缝。如此，背索锚固体每侧背索支座的支座耳板通过四周与索鞍本体上的对应鞍槽壁板上的限位槽四周分别形成坡口焊缝，牢固的焊接在一起，每侧背索支座的顶面在对应鞍槽壁板的顶面形成向上凸起的斜面，组合装配成带背索锚固体的整体主索鞍结构。

实施例5

本实施例的其它内容与实施例1、2、3或4相同，不同之处在于：背索锚固体的两侧背索支座和锚梁为整体结构，即两侧背索支座和锚梁为一体成型。

实施例6

本实施例的其它内容与实施例1、2、3或4相同，不同之处在于：背索锚固体的两侧背索支座和锚梁焊接为整体结构，即两侧背索支座和锚梁的两端通过焊接组成整体。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换（例如，背索锚固体锚梁上的背索挂耳，采用锚梁上开设出的u型卡槽结构代替等），而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。