一种悬索桥抗滑型索鞍的制作方法

1.本发明涉及悬索桥结构技术领域，具体涉及一种悬索桥抗滑型索鞍。


背景技术：

2.多塔悬索桥因具有多个跨越能力大的主跨，可减少水中桥墩个数，特别适合有宽阔水面的大江大河和跨海桥梁，如马鞍山公路长江大桥、泰州公路长江大桥等。悬索桥索鞍是设置在主塔塔顶，连接主缆和桥塔的连接构造。主缆通过鞍槽将竖向力以压力的形式传递给主塔，将不平衡水平力以主缆与鞍槽内壁间摩擦力的形式传递给主塔。为保证主缆不平衡水平力的顺利传递，主缆在鞍槽内不能发生滑动。多塔悬索桥的中塔由于缺少边跨主缆的锚固作用，在一侧偏载作用下，主缆在中塔塔顶的不平衡水平力非常大。中塔索鞍的抗滑设计常常是控制多塔悬索桥设计的关键点。
3.在现有技术中，采用增加锌层提高摩擦系数或张拉高强螺杆增加摩擦力，存在摩擦力提高有限或耐用性可靠度不高的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种悬索桥抗滑型索鞍，能够解决现有技术中采用增加锌层提高摩擦系数或张拉高强螺杆增加摩擦力，存在摩擦力提高有限或耐用性可靠度不高的问题。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
6.本方案提供一种悬索桥抗滑型索鞍，包括：
7.底板，其用于设置在塔柱顶部；
8.支撑机构，其设置在所述底板上；
9.两个鞍槽，均设置在所述支撑机构上，所述鞍槽包括分离段和连接在分离段两端的延长段，所述延长段朝所述底板方向弯曲，两个所述鞍槽中分离段的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且所述分离段的端部与中部平滑过渡。
10.在一些可选的方案中，所述鞍槽中心线的水平投影为三段相切连接的圆弧和连接在所述三段相切连接的圆弧两端的直线段。
11.在一些可选的方案中，根据索鞍的抗滑安全系数要求，确定所述鞍槽水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径。
12.在一些可选的方案中，根据公式：在一些可选的方案中，根据公式：确定所述鞍槽(3)水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径；
13.其中，k为抗滑安全系数，rv为侧面投影的圆弧半径，rh为水平投影的圆弧半径，μ为摩擦系数，αv为索鞍竖向包角，αh为索鞍水平包角，r1为主缆缆力较大侧的主缆缆力，r2为主缆缆力较小侧的主缆缆力，l1为延长段侧面投影的圆弧水平方向长度，l2为分离端侧面投影的直线段长度。
14.在一些可选的方案中，两个所述鞍槽的中部之间沿鞍槽长度方向间隔设置多个连接板。
15.在一些可选的方案中，所述鞍槽的槽底呈阶梯形，且靠近另一所述鞍槽的阶梯台低于远离另一所述鞍槽的阶梯台。
16.在一些可选的方案中，所述支撑机构包括两个支撑板，两个所述支撑板分别沿两个所述鞍槽长度方向设置并支撑所述鞍槽，两个所述支撑板与鞍槽连接一端之间的间距小于与底板连接一端之间的间距。
17.在一些可选的方案中，所述支撑板的外侧和所述鞍槽的底部之间，沿所述鞍槽长度方向间隔设置多个外加劲肋。
18.在一些可选的方案中，两个所述支撑板的内侧沿长度方向间隔设置多个内加劲板。
19.在一些可选的方案中，所述内加劲板上设置有施工孔。
20.与现有技术相比，本发明的优点在于：本方案在设置在塔柱顶部的底板上设置支撑机构，并在支撑机构上设置鞍槽，当主缆设置在鞍槽内时，由于两个鞍槽中分离段的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且所述分离段的端部与中部平滑过渡，主缆除了与鞍槽的槽底接触产生摩擦力外，还与中部向相互远离的方向凸起部分的侧壁产生摩擦，增加了主缆与鞍槽之间的摩擦力，提高索鞍的抗滑性能。鞍槽包括分离段和连接在分离段两端的延长段，所述分离段向相互远离的方向凸起水平弯曲，所述延长段朝所述底板方向竖向弯曲，增加了索鞍的包角，提高了主缆与鞍槽之间的摩擦力。解决了现有技术中采用增加锌层提高摩擦系数或张拉高强螺杆增加摩擦力，存在摩擦力提高有限或耐用性可靠度不高的问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例中悬索桥抗滑型索鞍的俯视示意图；
23.图2为本发明实施例中悬索桥抗滑型索鞍的剖视结构示意图；
24.图3为本发明实施例中悬索桥抗滑型索鞍的立面投影示意图；
25.图4为本发明实施例中沿图3中a-a的剖面示意图；
26.图5为本发明实施例中沿图3中b-b的剖面示意图；
27.图6为本发明实施例中立面投影视角计算参数示意图；
28.图7为本发明实施例中俯视视角计算参数示意图；
29.图中：1、底板；2、支撑机构；21、支撑板；3、鞍槽；31、分离段；32、延长段；4、连接板；5、外加劲肋；6、内加劲板；7、施工孔。
具体实施方式
30.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例
中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
32.如图1、图2和图3所示，本发明提供一种悬索桥抗滑型索鞍，包括：
33.底板1，其用于设置在塔柱顶部；
34.支撑机构2，其设置在底板1上；
35.两个鞍槽3，均设置在支撑机构2上，鞍槽3包括分离段31和连接在分离段31两端的延长段32，延长段32朝底板1方向弯曲，两个鞍槽3中分离段31的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且分离段31的端部与中部平滑过渡。
36.在本实施例中，在设置在塔柱顶部的底板1上设置支撑机构2，并在支撑机构2上设置鞍槽3，当主缆设置在鞍槽3内时，由于两个鞍槽3中分离段31的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且分离段31的端部与中部平滑过渡，主缆除了与鞍槽2的槽底接触产生摩擦力外，还与中部向相互远离的方向凸起部分的侧壁产生摩擦，增加了主缆与鞍槽3之间的摩擦力，提高索鞍的抗滑性能。鞍槽3包括分离段31和连接在分离段31两端的延长段32，分离段31向相互远离的方向凸起水平弯曲，延长段32朝底板1方向竖向弯曲，增加了索鞍的包角，提高了主缆与鞍槽3之间的摩擦力。解决了现有技术中采用增加锌层提高摩擦系数或张拉高强螺杆增加摩擦力，存在摩擦力提高有限或耐用性可靠度不高的问题。
37.如图1所示，在一些可选的实施例中，鞍槽3中心线的水平投影为三段相切连接的圆弧和连接在三段相切连接的圆弧两端的直线段。
38.在本实施例中，三段相切连接的圆弧为分离段31的水平投影，直线段为延长段32的水平投影。两个鞍槽3的中部向相互远离的方向凸起的形状为一段圆弧，并通过与该圆弧两端相切的两端圆弧实现鞍槽3的端部与中部平滑过渡。
39.如图6和图7所示，在一些可选的实施例中，根据索鞍的抗滑安全系数要求，确定鞍槽3水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径。
40.在本实施例中，设计索鞍的圆弧段的半径时，根据索鞍的抗滑安全系数要求，确定鞍槽3水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径。
41.在一些可选的实施例中，根据公式：在一些可选的实施例中，根据公式：确定鞍槽3水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径；
42.其中，k为抗滑安全系数，rv为侧面投影的圆弧半径，rh为水平投影的圆弧半径，μ为摩擦系数，αv为索鞍竖向包角，αh为索鞍水平包角，r1为主缆缆力较大侧的主缆缆力，r2为主缆缆力较小侧的主缆缆力，l1为延长段侧面投影的圆弧水平方向长度，l2为分离端侧面投影的直线段长度。
43.在一些可选的实施例中，两个鞍槽3的中部之间沿鞍槽3长度方向间隔设置多个连接板4。
44.在本实施例中，通过在两个鞍槽3的中部之间沿鞍槽3长度方向间隔设置多个连接板4，增加两个鞍槽3之间的连接强度。
45.如图4和图5所示，在一些可选的实施例中，鞍槽3的槽底呈阶梯形，且靠近另一鞍
槽3的阶梯台低于远离另一鞍槽3的阶梯台。
46.在本实施例中，主缆包括多根绑扎在一起的细缆，鞍槽3阶梯形的槽底可以增大主缆与槽底的接触面积，从而增大摩擦力。
47.在一些可选的实施例中，支撑机构2包括两个支撑板21，两个支撑板21分别沿两个鞍槽3长度方向设置并支撑鞍槽3，两个支撑板21与鞍槽3连接一端之间的间距小于与底板1连接一端之间的间距。
48.在本实施例中，通过两个支撑板21分别对两个鞍槽3进行支撑，受力结构更好，提高整体稳定性。
49.在一些可选的实施例中，支撑板21的外侧和鞍槽3的底部之间，沿鞍槽3长度方向间隔设置多个外加劲肋5。
50.在本实施例中，通过在支撑板21的外侧和鞍槽3的底部之间，沿鞍槽3长度方向间隔设置多个外加劲肋5，增大支撑机构2的结构强度，提高系统稳定性。
51.在一些可选的实施例中，两个支撑板21的内侧沿长度方向间隔设置多个内加劲板6。
52.在本实施例中，通过在两个支撑板21的内侧沿长度方向间隔设置多个内加劲板6，增大支撑机构2的结构强度，提高系统稳定性。
53.在一些可选的实施例中，内加劲板6上设置有施工孔7。
54.在本实施例中，在内加劲板6上设置施工孔7，施工人员可以从施工孔7穿过，方便索鞍的施工。
55.在具体实例中，为防止主缆弯曲产出过大的弯曲应力，索鞍半径为8～12倍主缆直径。现有技术中，取索鞍竖向半径为12倍主缆直径，主缆一侧较大缆力为729940kn，另一侧较小缆力为637196kn，索鞍竖向包角为0.8457rad，摩擦系数μ为0.2，则现有技术中索鞍抗滑安全系数为1.21。在本发明实施例中，索鞍增加水平弧形，索鞍水平半径取8倍主缆直径d，则索鞍水平向包角为1.2514rad，总包角为2.0968rad，抗滑安全系数为3.00，相比现有技术中索鞍，本发明提供的索鞍抗滑安全系数提高2.5倍。
56.综上所述，本发明提供的悬索桥抗滑型索鞍增大了索鞍与主缆的包角，提高主缆与索鞍的摩擦力。两个鞍槽3中部向相互远离的方向凸起所产生的水平径向力可以互相抵消，仅有竖向力传递给桥塔，结构稳定可靠。
57.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
58.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，包括：底板(1)，其用于设置在塔柱顶部；支撑机构(2)，其设置在所述底板(1)上；两个鞍槽(3)，均设置在所述支撑机构(2)上，所述鞍槽(3)包括分离段(31)和连接在分离段(31)两端的延长段(32)，所述延长段(32)朝所述底板(1)方向弯曲，两个所述鞍槽(3)中分离段(31)的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且所述分离段(31)的端部与中部平滑过渡。2.如权利要求1所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，所述鞍槽(3)中心线的水平投影为三段相切连接的圆弧和连接在所述三段相切连接的圆弧两端的直线段。3.如权利要求2所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，根据索鞍的抗滑安全系数要求，确定所述鞍槽(3)水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径。4.如权利要求3所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，根据公式：确定所述鞍槽(3)水平投影的圆弧半径和侧面投影的圆弧半径；其中，k为抗滑安全系数，r
v
为侧面投影的圆弧半径，r
h
为水平投影的圆弧半径，μ为摩擦系数，α
v
为索鞍竖向包角，α
h
为索鞍水平包角，t1为主缆缆力较大侧的主缆缆力，t2为主缆缆力较小侧的主缆缆力，l1为延长段侧面投影的圆弧水平方向长度，l2为分离端侧面投影的直线段长度。5.如权利要求1所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，两个所述鞍槽(3)的中部之间沿鞍槽(3)长度方向间隔设置多个连接板(4)。6.如权利要求1所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，所述鞍槽(3)的槽底呈阶梯形，且靠近另一所述鞍槽(3)的阶梯台低于远离另一所述鞍槽(3)的阶梯台。7.如权利要求1所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，所述支撑机构(2)包括两个支撑板(21)，两个所述支撑板(21)分别沿两个所述鞍槽(3)长度方向设置并支撑所述鞍槽(3)，两个所述支撑板(21)与鞍槽(3)连接一端之间的间距小于与底板(1)连接一端之间的间距。8.如权利要求7所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，所述支撑板(21)的外侧和所述鞍槽(3)的底部之间，沿所述鞍槽(3)长度方向间隔设置多个外加劲肋(5)。9.如权利要求7所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，两个所述支撑板(21)的内侧沿长度方向间隔设置多个内加劲板(6)。10.如权利要求9所述的悬索桥抗滑型索鞍，其特征在于，所述内加劲板(6)上设置有施工孔(7)。

技术总结
本发明公开了一种悬索桥抗滑型索鞍，涉及悬索桥结构技术领域，该索鞍包括：底板，其用于设置在塔柱顶部；支撑机构，其设置在底板上；两个鞍槽，均设置在支撑机构上，鞍槽包括分离段和连接在分离段两端的延长段，延长段朝底板方向弯曲，两个鞍槽中分离段的两端对应连接，中部向相互远离的方向凸起，且分离段的端部与中部平滑过渡。主缆与中部向相互远离的方向凸起部分的侧壁接触，增加了主缆与鞍槽之间的摩擦力。鞍槽包括分离段和连接在分离段两端的延长段，延长段朝底板方向弯曲，增加了索鞍的包角，提高了主缆与鞍槽之间的摩擦力。解决了现有技术中采用增加锌层或张拉高强螺杆增加摩擦力，存在摩擦力提高有限或耐用性可靠度不高的问题。题。题。


技术研发人员：黄细军 肖海珠 吴晓亮 王忠彬 王东晖 罗扣 郑晗 周健鸿 陈志涛 屈爱平
受保护的技术使用者：中铁大桥勘测设计院集团有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/9