含有预应力钢束的主塔及含有预应力钢束主塔的施工方法与流程

本发明涉及桥梁设计领域，具体涉及一种含有预应力钢束的主塔和一种含有预应力钢束主塔的施工方法。

背景技术：

拉索锚固区作为斜拉桥主塔的核心部分，用于将斜拉索的局部集中力均匀的传递给整个主塔结构。主塔一般采用混凝土浇筑而成，为了平衡斜拉索在拉索锚固区产生的拉应力，同时保证拉索锚固区具有足够的抗裂性和极限承载力，通常在拉索锚固区内设有环向的预应力钢束，拉索锚固区的预应力钢束一般采用“井”字形或“U”形的布置形式，如图1和图2所示。

“井”字形布置的预应力钢束多采用精轧螺纹钢或钢绞线，每束长度较短，钢束在预应力张拉的过程中，锚具变形、钢筋回缩所引起的预应力损失相对值较大，钢束的有效预应力较难保证，且钢束在采用“井”字形布置时，所需要使用的锚具多，张拉槽相应也多，张拉工作量大，给施工带来较大困难。

“U”形布置的预应力钢束，由于钢束弯曲角度达到180°，在进行预应力张拉时，如采用单端张拉的方式，摩擦引起的预应力损失较大，如采用两端张拉的方式，锚具变形和钢筋回缩引起的预应力损失较大，钢束的有效预应力难以控制，同时，对于中小型斜拉桥的主塔，受预应力钢束曲线半径不小于4m的限制，“U”形钢束往往难以布置，适用范围受限。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种含有预应力钢束的主塔和一种含有预应力钢束主塔的施工方法，能够有效提高主塔拉索锚固区受力的稳定性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：主塔的顶端设有拉索锚固区，且所述拉索锚固区内设有至少一套预应力钢束，每套预应力钢束包括4股位于同一竖直面上且间隔设置的J字形钢束，每套预应力钢束中的上下两股J字形钢束为第一组钢束，中间两股J字形钢束为第二组钢束，所述第一组钢束和第二组钢束内的两股J字形钢束均沿桥梁横向方向对称设置，且第一组钢束和第二组钢束间沿桥梁纵向方向对称设置。

在上述技术方案的基础上，所述J字形钢束包括直线部和弯曲部，且所述弯曲部的弯曲半径大于或等于4m。

在上述技术方案的基础上，所述J字形钢束的两端分别为张拉端和锚固端，所述张拉端位于J字形钢束的直线部。

在上述技术方案的基础上，所述J字形钢束为钢绞线。

本发明还提供一种含有预应力钢束主塔的施工方法，包括：采用混凝土浇筑桥梁主塔，并在主塔顶端的拉索锚固区内布置至少一套预应力钢束，每套预应力钢束包括4股位于同一竖直面上且间隔设置的J字形钢束，每套预应力钢束中的上下两股J字形钢束为第一组钢束，中间两股J字形钢束为第二组钢束，所述第一组钢束和第二组钢束内的两股J字形钢束均沿桥梁横向方向对称设置，且第一组钢束和第二组钢束间沿桥梁纵向方向对称设置。

在上述技术方案的基础上，所述J字形钢束包括直线部和弯曲部，且所述弯曲部的弯曲半径大于或等于4m。

在上述技术方案的基础上，所述弯曲部靠近主塔的侧壁。

在上述技术方案的基础上，所述J字形钢束的两端分别为张拉端和锚固端，所述张拉端位于J字形钢束的直线部。

与现有技术相比，本发明的一种含有预应力钢束的主塔的优点在于：主塔拉索锚固区内的J字形钢束长度较长，使得J字形钢束在进行预应力张拉时，锚具变形和钢束回缩引起的预应力损失相对值较小；采用J字形弯曲的结构，利用弯曲部分的径向力抵挡斜拉索巨大的水平分力，使得整个拉索锚固区的受力更加均匀且更加稳定；每套预应力钢束仅为4股，张拉时，所需要使用的锚具个数少，减少施工人员的工作难度，提高施工效率；J字形钢束适用于不同尺寸的斜拉桥主塔，适用范围广。

本发明的一种含有预应力钢束主塔的施工方法的优点在于：在主塔的拉索锚固区，通过4股交叉环向设置的J字形钢束，产生环向的预压应力，且J字形钢束顺着桥向设置，与斜拉索的张拉方向相对应，从而有效抵挡斜拉索巨大的水平分力，保证主塔拉索锚固区结构的安全，综合性能佳。

附图说明

图1为“井”字形布置的预应力钢束的结构示意图；

图2为“U”字形布置的预应力钢束的结构示意图；

图3为本发明一种含有预应力钢束的主塔的侧视图；

图4为第一组钢束的俯视图；

图5为第二组钢束的俯视图；

图6为本发明一种含有预应力钢束的主塔的俯视图；

图7为J字形钢束的结构示意图。

图中：1-预应力钢束，2-J字形钢束，3-斜拉索，4-直线部，5-弯曲部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种含有预应力钢束的主塔，该主塔适用于斜拉桥的主塔，且主塔采用混凝土浇筑而成，主塔的顶端设有拉索锚固区，且拉索锚固区内设有至少一套预应力钢束，可以根据不同规模斜拉桥的拉索锚固区尺寸灵活设置，若锚固区设置多套预应力钢束，则每套预应力钢束间采用上下叠加的方式设置，一般在主塔的拉索锚固区设置一套预应力钢束。参见图3所示，每套预应力钢束包括4股位于同一竖直面上且间隔设置的J字形钢束2，每股J字形钢束2均沿顺桥向方向设置，与斜拉桥上斜拉索3张拉的方向相对应。

参见图4所示，每套预应力钢束中的上下两股J字形钢束为第一组钢束，参见图5所示，中间两股J字形钢束为第二组钢束，第一组钢束和第二组钢束内的两股J字形钢束均沿桥梁横向方向对称设置，且第一组钢束和第二组钢束间沿桥梁纵向方向对称设置，最终形成图6所示的结构。

对于每股J字形钢束，具体的参见图7所示，J字形钢束的长度一般大于10m，J字形钢束包括直线部4和弯曲部5，且弯曲部5的弯曲半径大于或等于4m，弯曲角度约为135°，每股J字形钢束2的弯曲部5靠近主塔的侧壁，J字形钢束的两端分别为张拉端和锚固端，张拉端位于J字形钢束的直线部4，J字形钢束采用高强度、低松弛的钢绞线。

相较于“井”字形布置的预应力钢束，“井”字形布置的预应力钢束结构为多根预应力钢束间相互垂直设置，本发明的J字形钢束长度较长，使得J字形钢束在进行预应力张拉时，锚具变形和钢束回缩引起的预应力损失相对值较小，同时，利用弯曲部5的径向力，以抵挡斜拉索3巨大的水平分力，使的拉索锚固区的受力更加稳定，每套预应力钢束仅为4股，张拉时，所需要使用的锚具个数少，减少施工人员的工作难度，提高施工效率。

相较于“U”形布置的预应力钢束，“U”形布置的预应力钢束结构为两股U形预应力钢束对称设置，本发明的J字形钢束，弯曲部5的弯曲角度较小，在进行预应力张拉时，预应力的损失相对较小，钢束的有效预应力较易控制，且采用4股J字形钢束顺桥向分散布置，使的整个拉索锚固区的受力较为均匀，避免受力过于集中对主塔造成危害，同时J字形钢束适用于不同尺寸的斜拉桥主塔，适用范围广。

因此，本发明中的主塔，在拉索锚固区，通过4股交叉环向设置的J字形钢束，产生环向的预压应力，且J字形钢束顺着桥向设置，与斜拉索3的张拉方向相对应，从而有效抵挡斜拉索3巨大的水平分力，保证拉索锚固区结构的安全，综合性能佳。

本发明还提供一种基于上述主塔结构的含有预应力钢束主塔的施工方法，该方法为：采用混凝土浇筑桥梁主塔，并在主塔顶端的拉索锚固区内布置至少一套预应力钢束，每套预应力钢束包括4股位于同一竖直面上且间隔设置的J字形钢束2，每套预应力钢束中的上下两股J字形钢束为第一组钢束，中间两股J字形钢束为第二组钢束，所述第一组钢束和第二组钢束内的两股J字形钢束均沿桥梁横向方向对称设置，且第一组钢束和第二组钢束间沿桥梁纵向方向对称设置。

J字形钢束包括直线部4和弯曲部5，且所述弯曲部5的弯曲半径大于或等于4m，弯曲部5靠近主塔的侧壁，J字形钢束的两端分别为张拉端和锚固端，张拉端位于J字形钢束的直线部4。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。