大跨径斜拉桥索塔锚固方式介绍
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每束 钢铰线中的单根钢铰线伸长量 和受力并不 均
５ ６ 桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年２ 月第 ２ 期
护难度也小 ， 因而比较经济。钢锚梁 的主要缺 点是 对塔柱 内部空 间有一定要求 ，安装和换索都不方 便， 并且 一 般 不 用 于空 间 索 面斜 拉 桥 。
近年来 ，塑料 波纹管和真空压浆技术得到 了 很大 的发展 ，给大 吨位小半 径 ｕ形 预应力束 的应 用提供了有利条件 。与“ 井” 形 直线预应力束相 比， “ ｕ ”形环向预应力较为经济合理 ，因为它长度较 长， 锚 下 回缩 损 失 相 对 较小 ， 不 仅 可 大 大 减 少 预 应 力筋 的用量 ， 提高材料利用率 ， 同时可减少 张拉 和 灌浆等高空作业的工作量 ，因此近年来得到 了较
中的重 点 和难点 。 目前常用 的索塔锚 固方式有 环 向预应 力 、 钢锚 梁和钢锚 箱三大 类 ， 对 三类锚 固方式 作 了详 细 的介 绍 ， 比较分 析 了各 自的优 缺点 ， 为相关工 程提供参考 。 关键词 ： 索塔锚 固 ； 环 向预应力 ； 钢锚梁 ； 钢锚箱 中图分 类号 ： ｕ ４ ４ ３ ． ３ ８ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ｌ Ｏ Ｏ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ ４ — ０ ３
５ ４ 桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年２ 月第 ２ 期
大跨径 斜拉桥索塔锚 固方式介绍
熊 军
（ 天津 市市 政工 程设计 研究 院 ， 天津 市 ３ ０ ０ ０ ５ １ ）
摘 要 ： 索 塔锚 固区是斜拉桥 的关键 部位 ， 将 拉索 的集 中力安全 平稳地传 递到塔柱 中 。该 区域受力状 态复杂 ， 是斜拉 桥设计施 工
环 向预应力锚 固方式 已在南 京长 江二桥 、 润 扬 长 江 公 路 大桥 和军 山长 江大 桥 等 多 座 大跨 径 斜 拉桥 中得到应用 ，本 锚固方式 中斜 拉索直接锚 固 在空心塔壁上 ， 在强大 的水平分力作用下 ， 索塔侧 壁将产生很大的拉应 力 ， 锚 固面上会有弯 曲应力 ， 受力状态十分复杂。为保证塔柱 的承载能力和抗 裂 安 全 性 ，需 要 在锚 固 区设 置环 向 平 面 预 应 力 以 平衡塔壁上 的拉应力 。索塔锚 固区环 向预应力可 按井字形或环形 布置 ，其 中井字形 布置一般采用 预应力 高强钢筋 ， 环形布置则采用预应力钢绞线 ， 构造 形 式 见 图 ｌ 。 早期的环 向预应力多采用井字形 布置 ，使用
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ９ － ０ ６
作者简 介 ： 熊 军（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 江苏人 ， 工程 师 ， 硕士， 从 事路桥
设 计工作 。
为广泛的应用 。据相关研究 ， Ｕ型索开 口在截面长 边方 向 比开 口在 短边方 向的预应力 效果高 ８ ％～ ｌ ４ ％【 ” ， 所 以实际工程 中多选择 Ｕ型索锚 固在截 面 长边方向。当然 ， “ ｕ ” 形环向预应力也有其 自身 的 缺点 ， 由于弯道 和钢铰线之 间的相互嵌挤等 因素 ，
］
圈 １ 环 同 预 应 力
１ 环 向 预 应 力
｝
预应力高强钢筋。但塔柱尺寸较小 ， 预应力束的长 度较短 ，由回缩和锚具变形引起 的预应力损失很 大， 因 而预 应力 筋 用 量 较 多 。通 常 情况 下 该 区域拉 索导管布置较密 ， 使得构造钢筋配 置较 多 ， 客观上 增 加 了施 工 难 度 。
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３ 钢锚 箱
钢锚箱是 一种新 型索塔锚 固结构 ，最早应用 于 法 国 的诺 曼底 大 桥 。由于 具有 受 力 方 式 明确 、 锚 固点定位准确 、 施工方便等优点 ， 目前已在 大跨 度
度及裂缝宽度 ， 或施加预应力限制开裂 。 外露式钢 锚箱 中，焊接在锚箱侧板上 的剪力钉 既要 传递索 塔和钢锚箱之间沿索塔 高度 方向的剪力 ，还要传 递索塔和钢锚 箱之间沿顺桥 向的剪力 。为保证外 露式钢锚箱侧 板和混凝 土塔 壁的抗剪效果 及抵抗 索 塔 的拉 应 力 ， 还 必 须在 塔 壁 施加 预 应 力 。预 应 力 成 为 结 构 成 立 不 可 缺 少 的 主 要 因 素 ，而且 预 应 力 度 要 求 比较 高 ［ ３ 】 。 锚 固区的承载力通常是 足够的 ，即使 混凝土 塔柱不参与受力 ，钢锚箱 自身也可以承受斜拉索 的全部水平分力 。但无论是 内置式或外露式 的钢 锚箱 ， 由于 塔 壁 分 担 了不 小 的 水 平 力 ， 混 凝 土 应 力 较大， 很 容易开裂 ， 会 影响到结 构的耐久 性 ， 需 要 采 取 一 定 的措 施 进 行改 善 。 钢锚箱采用工厂化制造 ， 质量有保证 ， 容易控 制锚 固点 的位置 和角度 ，施工方便 ，受力较 为可 靠 。此外 ， 还有易于检测维护 、 便于换索等优点 ， 具 有 广泛的应用前 景。但也有用钢量大 、 成本 高 、 对 吊装能力和安装精度要求较高 的缺点 ，并且锚 固 区混凝 土易开裂 ，应用 于海洋环境等对结构 耐久 性要求高的地 区时有一定 的局限性 。
Ｏ 前言
现代 斜 拉 桥 工 程 发 展 迅 速 ， 跨径 不断增大 ， 同
时斜 拉索 的设计 吨位也不 断提高 ， 已达 “ 千 吨” 级 的水平 。斜拉桥索塔是 以受压为主的压弯构件 ， 索 塔锚 固区通 常设计为混凝土空心薄壁结构 ， 能 充 分发挥 混凝 土材料抗压强度高的特 点 强大的斜 拉索力 通过锚 固区安全 、 均匀地传递到塔柱 中， 由 于索力较大 ， 锚 固点相对集 中， 该 区域受力状态十 分 复杂 ， 是控 制 设 计 的关 键 部 位 。 众所周知 ， 混凝 土的抗拉性能 较差 ， 斜拉索的 水平分力作用在混凝 土塔柱 内壁 时会 产生很大的 局部弯矩和剪力 ，甚 至会在塔柱 的各个 面上产生 竖向裂缝 ， 严重损伤斜拉桥的安全度和耐久性 。近 年来 ，实际工程 中应用较多且行之有效 的索塔 锚 固方式有环向预应力 、 钢锚梁 和钢锚箱三大类 。本 文将对 三类锚 固方式 的构造形式 工作 机理和优 缺点进行详细介绍 ，为大跨径斜拉 桥的设 计工作 提供借鉴和参考。
５ ６ 桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年２ 月第 ２ 期
护难度也小 ， 因而比较经济。钢锚梁 的主要缺 点是 对塔柱 内部空 间有一定要求 ，安装和换索都不方 便， 并且 一 般 不 用 于空 间 索 面斜 拉 桥 。
近年来 ，塑料 波纹管和真空压浆技术得到 了 很大 的发展 ，给大 吨位小半 径 ｕ形 预应力束 的应 用提供了有利条件 。与“ 井” 形 直线预应力束相 比， “ ｕ ”形环向预应力较为经济合理 ，因为它长度较 长， 锚 下 回缩 损 失 相 对 较小 ， 不 仅 可 大 大 减 少 预 应 力筋 的用量 ， 提高材料利用率 ， 同时可减少 张拉 和 灌浆等高空作业的工作量 ，因此近年来得到 了较
中的重 点 和难点 。 目前常用 的索塔锚 固方式有 环 向预应 力 、 钢锚 梁和钢锚 箱三大 类 ， 对 三类锚 固方式 作 了详 细 的介 绍 ， 比较分 析 了各 自的优 缺点 ， 为相关工 程提供参考 。 关键词 ： 索塔锚 固 ； 环 向预应力 ； 钢锚梁 ； 钢锚箱 中图分 类号 ： ｕ ４ ４ ３ ． ３ ８ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： ｌ Ｏ Ｏ ９ — ７ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ ４ — ０ ３
５ ４ 桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２ ０ １ ３ 年２ 月第 ２ 期
大跨径 斜拉桥索塔锚 固方式介绍
熊 军
（ 天津 市市 政工 程设计 研究 院 ， 天津 市 ３ ０ ０ ０ ５ １ ）
摘 要 ： 索 塔锚 固区是斜拉桥 的关键 部位 ， 将 拉索 的集 中力安全 平稳地传 递到塔柱 中 。该 区域受力状 态复杂 ， 是斜拉 桥设计施 工
环 向预应力锚 固方式 已在南 京长 江二桥 、 润 扬 长 江 公 路 大桥 和军 山长 江大 桥 等 多 座 大跨 径 斜 拉桥 中得到应用 ，本 锚固方式 中斜 拉索直接锚 固 在空心塔壁上 ， 在强大 的水平分力作用下 ， 索塔侧 壁将产生很大的拉应 力 ， 锚 固面上会有弯 曲应力 ， 受力状态十分复杂。为保证塔柱 的承载能力和抗 裂 安 全 性 ，需 要 在锚 固 区设 置环 向 平 面 预 应 力 以 平衡塔壁上 的拉应力 。索塔锚 固区环 向预应力可 按井字形或环形 布置 ，其 中井字形 布置一般采用 预应力 高强钢筋 ， 环形布置则采用预应力钢绞线 ， 构造 形 式 见 图 ｌ 。 早期的环 向预应力多采用井字形 布置 ，使用
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ９ － ０ ６
作者简 介 ： 熊 军（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 江苏人 ， 工程 师 ， 硕士， 从 事路桥
设 计工作 。
为广泛的应用 。据相关研究 ， Ｕ型索开 口在截面长 边方 向 比开 口在 短边方 向的预应力 效果高 ８ ％～ ｌ ４ ％【 ” ， 所 以实际工程 中多选择 Ｕ型索锚 固在截 面 长边方向。当然 ， “ ｕ ” 形环向预应力也有其 自身 的 缺点 ， 由于弯道 和钢铰线之 间的相互嵌挤等 因素 ，
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圈 １ 环 同 预 应 力
１ 环 向 预 应 力
｝
预应力高强钢筋。但塔柱尺寸较小 ， 预应力束的长 度较短 ，由回缩和锚具变形引起 的预应力损失很 大， 因 而预 应力 筋 用 量 较 多 。通 常 情况 下 该 区域拉 索导管布置较密 ， 使得构造钢筋配 置较 多 ， 客观上 增 加 了施 工 难 度 。
Βιβλιοθήκη Baidu
３ 钢锚 箱
钢锚箱是 一种新 型索塔锚 固结构 ，最早应用 于 法 国 的诺 曼底 大 桥 。由于 具有 受 力 方 式 明确 、 锚 固点定位准确 、 施工方便等优点 ， 目前已在 大跨 度
度及裂缝宽度 ， 或施加预应力限制开裂 。 外露式钢 锚箱 中，焊接在锚箱侧板上 的剪力钉 既要 传递索 塔和钢锚箱之间沿索塔 高度 方向的剪力 ，还要传 递索塔和钢锚 箱之间沿顺桥 向的剪力 。为保证外 露式钢锚箱侧 板和混凝 土塔 壁的抗剪效果 及抵抗 索 塔 的拉 应 力 ， 还 必 须在 塔 壁 施加 预 应 力 。预 应 力 成 为 结 构 成 立 不 可 缺 少 的 主 要 因 素 ，而且 预 应 力 度 要 求 比较 高 ［ ３ 】 。 锚 固区的承载力通常是 足够的 ，即使 混凝土 塔柱不参与受力 ，钢锚箱 自身也可以承受斜拉索 的全部水平分力 。但无论是 内置式或外露式 的钢 锚箱 ， 由于 塔 壁 分 担 了不 小 的 水 平 力 ， 混 凝 土 应 力 较大， 很 容易开裂 ， 会 影响到结 构的耐久 性 ， 需 要 采 取 一 定 的措 施 进 行改 善 。 钢锚箱采用工厂化制造 ， 质量有保证 ， 容易控 制锚 固点 的位置 和角度 ，施工方便 ，受力较 为可 靠 。此外 ， 还有易于检测维护 、 便于换索等优点 ， 具 有 广泛的应用前 景。但也有用钢量大 、 成本 高 、 对 吊装能力和安装精度要求较高 的缺点 ，并且锚 固 区混凝 土易开裂 ，应用 于海洋环境等对结构 耐久 性要求高的地 区时有一定 的局限性 。
Ｏ 前言
现代 斜 拉 桥 工 程 发 展 迅 速 ， 跨径 不断增大 ， 同
时斜 拉索 的设计 吨位也不 断提高 ， 已达 “ 千 吨” 级 的水平 。斜拉桥索塔是 以受压为主的压弯构件 ， 索 塔锚 固区通 常设计为混凝土空心薄壁结构 ， 能 充 分发挥 混凝 土材料抗压强度高的特 点 强大的斜 拉索力 通过锚 固区安全 、 均匀地传递到塔柱 中， 由 于索力较大 ， 锚 固点相对集 中， 该 区域受力状态十 分 复杂 ， 是控 制 设 计 的关 键 部 位 。 众所周知 ， 混凝 土的抗拉性能 较差 ， 斜拉索的 水平分力作用在混凝 土塔柱 内壁 时会 产生很大的 局部弯矩和剪力 ，甚 至会在塔柱 的各个 面上产生 竖向裂缝 ， 严重损伤斜拉桥的安全度和耐久性 。近 年来 ，实际工程 中应用较多且行之有效 的索塔 锚 固方式有环向预应力 、 钢锚梁 和钢锚箱三大类 。本 文将对 三类锚 固方式 的构造形式 工作 机理和优 缺点进行详细介绍 ，为大跨径斜拉 桥的设 计工作 提供借鉴和参考。