一种混凝土系杆拱桥吊杆下锚端连接结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种拱桥结构，尤其是涉及一种混凝土系杆拱桥吊杆下锚端连接结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002]现有的砼系杆拱桥的吊杆上端锚固在拱肋上，吊杆下端穿过砼系梁中预埋的管道埋置于系梁内部靠近底缘，在吊杆张拉完毕后采用混凝土封锚，整个结构隐藏于系梁内部；这种设计在桥梁运营过程中存在以下问题:桥梁在风、雨、车辆等激励作用下经常处于振动状态，在交变荷载与介质环境的联合作用甚至耦合作用下，吊杆下锚端锚固区容易发生水侵蚀，长时间的水侵蚀会造成锚端结构腐蚀、疲劳，易导致吊杆断裂事故；另，由于下锚端通常埋置砼系梁内部，后期检查养护困难，危险隐蔽不可见，易产生毫无征兆的破坏，存在很大的安全隐患，同时不便于吊杆的更换。
[0003]如公开号为:CN102493360A的中国发明专利提供的一种钢筋混凝土拱桥施工方法，包括如下步骤:步骤一:粧基础、承台、桥台台身侧墙及桥墩墩身施工；步骤二:搭设拱桥两侧第4至8孔及第13至17各四孔拱圈支架，并设置锁止系统，最后浇筑本步骤中8孔拱圈混凝土 ；步骤三:拆除步骤二中搭设的拱圈支架，搭设桥台侧第O至4孔及第17至21孔各四孔拱圈支架，并设置锁止系统，最后浇筑本步骤中8孔拱圈混凝土 ；步骤四:拆除步骤三中搭设的拱圈支架，搭设跨中剩余的第8至13孔共五孔拱圈支架，并设置锁止系统，浇筑本步骤中5孔拱圈混凝土，全桥合拢。该砼系杆拱桥的砼刚性吊杆内设精乳螺纹钢筋做为预应力钢筋，承载载荷偏低，在各种不利因素的影响下，砼刚性吊杆容易出现裂缝，内部预应力精乳螺纹钢筋受到侵蚀，严重影响桥梁的运营安全和使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明主要是针对上述问题，提供一种混凝土系杆拱桥吊杆下锚端连接结构及其施工方法。它能够有效地利用拱肋吊住系梁、便于吊杆预紧、连接牢固、吊杆的轴线能够根据需要进行微调的系杆拱桥吊杆与砼系梁，而且将原来隐蔽不可见的受力区域暴露在砼系梁上缘，能够在工程后期养护中达到方便检查、容易维护及更换吊杆的目的，能够从根本上解决因吊杆下锚端产生隐蔽的损坏而造成桥梁毫无征兆的破坏；同时消除对建设系杆拱桥存在“吊杆下锚端病害难检查，危险隐患不可见”、“换吊杆难，维修养护成本高”的观念。
[0005]本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的:一种混凝土系杆拱桥吊杆下锚端连接结构，包括吊杆和耳板连接件，耳板连接件包括浇筑部和连接部，浇筑部浇筑于系梁内，连接部凸出于系梁上方，吊杆底部设置有连接臂，连接臂与耳板连接件的连接部相连。上预埋管贯穿拱肋，吊杆上端贯穿上预埋管后连接张拉装置，张拉装置压紧固定于拱肋上方。吊杆下端通过连接臂铰接固定在耳板连接件上，能够通过摆动吊杆来调节吊杆的垂直度，当吊杆轴线位置确定后，通过拱肋上方的张拉装置张紧拉索，实现吊杆的固定和对拱肋的支撑和提拉。吊杆的张拉位置位于拱肋上方，能够通过升降机向上运送工作人员对张拉装置进行调节，无需工作人员到系梁底部，增强桥梁建设的安全性和便利性。耳板连接件包括连接部和浇筑部，连接部伸出系梁外用于与连接臂相连，浇筑部与系梁一体浇筑，增强耳板连接件固定的牢固度，进而增强吊杆固定的牢固度。而且，耳板连接件的浇筑部作为主要受力部件与系梁一体浇筑，积水无法进入，避免耳板连接件的浇筑部生锈老化，延长耳板连接件的使用寿命和强度。裸露在外部的连接部能够通过表面防氧化避免生锈，而且能够及时检查、便于实时维护，实现耳板连接件整体不易生锈。能够从根本上解决因吊杆下锚端产生隐蔽的损坏而造成桥梁毫无征兆的破坏；同时消除对建设系杆拱桥存在“吊杆下锚端病害难检查，危险隐患不可见”、“换吊杆难，维修养护成本高”的观念。
[0006]作为优选，所述的浇筑部上设置有若干个销穿孔，销穿孔内贯穿有约束筋，约束筋包括贯穿销穿孔的定位筋和位于定位筋两端的固定筋，固定筋与定位筋的端部垂直相连。浇筑部上设置有若干个销穿孔，销穿孔内贯穿约束筋，约束筋包括贯穿销穿孔的定位筋和位于定位筋两端的固定筋，定位筋的轴线与浇筑部垂直，即定位筋受到的拉力所在的平面与浇筑部所在的平面垂直，增大了与系梁的基础面积和接触方向，浇筑部将拉力传递给定位筋时，定位筋能够增强浇筑部与系梁的一体性和连接强度。固定筋与定位筋端部垂直相连，固定筋的轴线与浇筑部所在平面平行但不同面，增强了定位筋的强度，使定位筋不易弯曲变形，提供主要的抗剪承载力。
[0007]作为优选，所述的浇筑部呈矩形板状结构，浇筑部远离连接部的一端设置有垂直浇筑部的横向约束板，浇筑部上端设置有若干个箍筋，箍筋所在平面与浇筑部垂直，箍筋是由钢筋折弯而成的矩形框，矩形框结构的箍筋上端中部截断并与浇筑部焊接固定。浇筑部呈矩形板状结构，在浇筑部远离连接部的一端设置横向约束板，横向约束板垂直浇筑部，当浇筑部连同横向约束板一起浇筑在系梁内部时，连接部和浇筑部受到连接臂和吊杆施加的竖直方向的力，横向约束板在一体浇筑的系梁内部起到限位的作用，能够增强浇筑部在竖直方向的约束力，避免浇筑部从系梁内被拉出。浇筑部上端设置箍筋，箍筋是由钢筋折弯而成的矩形框，矩形框的箍筋上端中部截断并对接焊接在浇筑部上。由于箍筋所在平面与浇筑部垂直，当浇筑部受到竖直方向拉力时，浇筑部将拉力传递给箍筋，箍筋受力平面与浇筑部受力平面垂直，即不在同一个平面内，增强浇筑部与系梁一体浇筑的一体性，进而增强浇筑部与系梁的连接强度。同时，能够避免影响系梁构件自身的抗剪承载力。
[0008]作为优选，箍筋为两排，靠近连接部的一排箍筋的直径大于远离连接部的一排箍筋。箍筋为两排，靠近连接部的一排箍筋的直径大于远离连接部的一排箍筋，即外圈的箍筋直径大于内圈的箍筋直径，不同直径的箍筋抗弯和抗拉能力不同，利用两种不同直径的箍筋进一步增强箍筋与系梁的连接强度。
[0009]作为优选，所述的浇筑部上设置有若干个定位孔，定位孔内贯穿设置有空心的定位管。在浇筑部上设置有若干个定位孔，定位孔内贯穿设置定位管，定位管轴线垂直浇筑部所在平面，当浇筑部受到竖直方向的拉力时，浇筑部将拉力传递给定位管，定位管受到拉力的方向与浇筑部受到拉力的方向不在一个平面内，定位管浇筑在系梁内部时，圆柱形定位管外表面与系梁接触后受力方向受到外表面导向而改变，增大浇筑部与系梁受力面积，进而增大浇筑部与系梁连接的牢固度。定位管为空心结构，当定位管与浇筑部与系梁一体浇筑时，混凝土进入空心结构的定位管内部，增大系梁与定位管的接触面积和受力位置，增强定位管与系梁连接的一体性，进一步增强浇筑部与系梁连接的牢固度。即为系梁预应力提供穿过钢板的通道，并避免了预埋钢板竖向传力对横梁钢束的切割效应；该定位管需与系梁相应的预应力钢束位置对应。
[0010]作为优选，定位管内穿设有螺旋管。定位管内穿设螺旋管，定位管内充入混凝土时，螺旋管与定位管一体浇筑，螺旋管能够增强定位管与系梁浇筑的连接强度。
[0011]作为优选，定位管上均匀密布有固定孔，固定孔为螺纹孔，固定孔内螺纹连接有螺栓。定位管上均匀密布有固定孔，固定孔内螺纹连接有螺栓，螺栓的轴线方向是定位管的径向方向，即螺栓的轴线与定位管轴线垂直，当定位管内部充满混凝土时，增强定位管与系梁的一体性，当定位管受到拉力时，螺栓能够增强系梁与定位管的连接强度，避免定位管错位，进而避免浇筑部错位。
[0012]作为优选，所述的连接部两个侧边呈对称的“八”字形，顶边是将两个侧边过渡相连的圆弧形，连接部的两个端面上设置有加强板，贯穿加强板和连接部设置有用于与连接臂铰接的铰接孔。
[0013]作为优选，吊杆外侧和连接臂外侧均套设有护套。吊杆外侧和连接臂外侧均套设有护套，护套的上端与上预埋管的下端固定相连，通过护套将吊杆和连接臂包裹在内部，避免吊杆和连接臂裸露，防止吊杆和连接臂氧化生锈，延长吊杆和连接臂的使用寿命。
[0014]作为优选，吊杆的顶部设置有张拉装置，张拉装置压紧固定于拱肋上方，张拉装置包括用于压紧拱肋的压紧套、与压紧套顶端垂直相连的垫板、与拉索相连的张拉锚杯和位于垫板上的张拉螺母，张拉螺母与张拉锚杯螺纹连接。压紧套压在拱肋上方，拉索连接在张拉锚杯上，当旋转张拉螺母时，张拉锚杯轴向移动并拉紧拉索，此时，垫板受到张拉螺母施加的压力并将压力传递到压紧套，使压紧套压紧拱肋，进而实现拉索的固定。
[0015]作为优选，所述