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一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件及其施工方法

阅读：871发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件及其施工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种斜拉桥用锚固组件，包括高强锚杆(104)、球面垫片(102)、锚板(103)及球面螺母(101)，所述高强锚杆(104)包括张拉端和锚固端，锚固端固定在所述锚板(103)上，通过所述球面螺母(101)、球面垫片(102)与所述锚板(103)进行螺纹连接，张拉端锚固在所述锚板(103)上，并依次通过所述球面垫片(102)、球面螺母(101)与锚板(103)紧固，且所述球面螺母(101)外侧设有止退螺母(105)。本发明还公开了该高强锚杆及锚固组件的施工方法。本发明的锚固组件，结构简单，主体通过螺纹连接，安装便捷，利于更换；采用球面螺母及垫片，可有效增大接触面积，消除大预紧力作用下的应力集中，增大连接可靠性，增加组件使用寿命。，下面是一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件及其施工方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种斜拉桥用锚固组件，其特征在于，该锚固组件包括高强锚杆(104)、球面垫片(102)、锚板(103)及球面螺母(101)；其中，所述高强锚杆(104)一端为张拉端，一端为锚固端，所述锚固端固定在所述锚板(103)上，通过所述球面螺母(101)、球面垫片(102)与所述锚板(103)进行螺纹连接，实现桥梁塔柱和钢横梁的紧固连接；

所述张拉端锚固在所述锚板(103)上，并依次通过所述球面垫片(102)、球面螺母(101)与锚板(103)紧固，实现与高强锚杆(104)张拉预紧，且所述球面螺母(101)外侧设有止退螺母(105)，以防止预紧拉力时，所述高强锚杆(104)或球面螺母(101)产生松动。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥用锚固组件，其特征在于，所述球面螺母(101)靠近所述球面垫片(102)的一端面加工有凸出球面(1011)，所述球面垫片(102)与该球面螺母(101)对接的一端加工有凹陷球面(1021)，且该凸出球面(1011)与凹陷球面(1021)直径相匹配，便于相应球面垫片(102)与球面螺母(101)接触端恰好贴合，增大接触面积。

3.根据权利要求1或2所述的斜拉桥用锚固组件，其特征在于，所述锚板(103)通过焊接或混凝土浇注与钢横梁或所述塔柱固定，为所述球面螺母(101)与高强锚杆(104)的固定连接提供稳定、牢固的支点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的斜拉桥用锚固组件，其特征在于，所述高强锚杆(104)、球面垫片(102)、球面螺母(101)和止退螺母(105)的外表面均包覆有锌涂层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的斜拉桥用锚固组件，其特征在于，所述球面垫片(102)与球面螺母(101)之间设有密封圈，该密封圈包括至少两段密封圈分段，每个所述密封圈分段依次首尾相接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的斜拉桥用锚固组件，其特征在于，所述密封圈的内直径小于所述高强锚杆(104)的直径，且所述密封圈的外圈上设置有环绕该密封圈的拉伸弹簧。

7.一种斜拉桥用高强锚杆，作为如权利要求1-6中任一项所述的锚固组件的零件，其特征在于，该高强锚杆采用40CrNiMoA合金材质制备而成，两端设有螺纹结构。

8.根据权利要求7所述的一种斜拉桥用高强锚杆，其特征在于，所述高强锚杆的外表面均包覆有锌涂层。

9.根据权利要求7或8所述的一种斜拉桥用高强锚杆，其特征在于，所述锌涂层的外侧设有超低模量高伸长率聚硫防腐密封胶。

10.一种如权利要求1-7中任一项所述的斜拉桥用锚固组件的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将所述高强锚杆(104)穿过所述锚板(103)的安装孔，使所述锚板(103)压紧所述高强锚杆(104)的外周，实现所述高强锚杆(104)的张拉端的固定；

S2：在所述锚固端依次安装所述球面垫片(102)和球面螺母(101)；拧紧所述球面螺母(101)，使得所述锚板(103)压紧所述高强锚杆(104)；

S3：在所述张拉端，依次安装所述球面垫片(102)、球面螺母(101)和止退螺母(105)，拧紧所述球面螺母(101)和止退螺母(105)，使得所述高强锚杆(104)固定在所述锚板(103)上；

S4：待所述高强锚杆(104)及锚固组件锚固稳定后，对所述高强锚杆(104)进行张拉预紧。

说明书全文

一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及斜拉桥锚固件技术领域，具体是一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件及其施工方法，适用于斜拉桥主塔塔柱和钢横梁锚固连接。

背景技术

[0002] 斜拉桥在设计施工过程中，为承受钢横梁端部的弯矩及抵抗竖向剪力，主塔钢横梁和混凝土塔柱通常采用锚杆进行预紧连接。锚杆一端锚固在钢横梁端部的锚固牛腿上，另一端通过螺母锚固于混凝土塔柱内钢结构锚板上，同时为了填补锚杆由于混凝土缩变及锚杆张拉等所产生的预应力损失，通常会进行分级张拉锚固工艺进行张拉，逐级加压保压后卸载锚固。

[0003] 自上世纪90年代以来，现有的锚固方法多为焊接或采用普通螺纹螺母方式，采用焊接方式现场安装不便、同时也不便更换锚杆；采用普通螺母方式，在普遍1200KN的预紧力以及桥梁长期的微小位移与振动工作状况下，经常出现螺母松动及预紧力不足的问题。因此需要对现有紧固件的结构进行进一步的改进，以满足大预紧力、方便更换的实际需求。

[0004] 总的来说，现有技术中关于斜拉桥的锚固方法存在以下问题：

[0005] (1)采用焊接或采用普通螺纹螺母方式，采用焊接方式现场安装不便、同时也不便更换锚杆。

[0006] (2)普通螺母方式，在普遍1200KN的预紧力以及桥梁长期的微小位移与振动工作状况下，经常出现螺母松动及预紧力不足的问题。

[0007] (3)斜拉桥的锚固组件在湿度比较大的环境中，同时也经常暴露在雨水或者江水之中，在使用过程中极易生锈，大大较低了锚固组件的使用寿命。

[0008] (4)在一些极端的环境下，金属材料的锚固组件容易受到腐蚀。腐蚀之后的锚固组件强度极剧下降，材料的腐蚀也严重影响了锚固组件的使用寿命。

发明内容

[0009] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种斜拉桥用高强锚杆、锚固组件，该结构简单，主体通过螺纹连接，实现高效、紧密的紧固效果，同时具备良好的稳固性，而且，安装便捷，利于更换，有效解决了预紧连接容易松动、不便更换的难题。

[0010] 为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种斜拉桥用锚固组件，该锚固组件包括高强锚杆、球面垫片、锚板及球面螺母；其中，

[0011] 所述高强锚杆一端为张拉端，一端为锚固端，所述锚固端固定在所述锚板上，通过所述球面螺母、球面垫片与所述锚板进行螺纹连接，实现桥梁塔柱和钢横梁的紧固连接；

[0012] 所述张拉端锚固在所述锚板上，并依次通过所述球面垫片、球面螺母与锚板紧固，实现与高强锚杆张拉预紧，且所述球面螺母外侧设有止退螺母，以防止预紧拉力时，所述高强锚杆或球面螺母产生松动。

[0013] 进一步地，所述球面螺母靠近所述球面垫片的一端面加工有凸出球面，所述球面垫片与该球面螺母对接的一端加工有凹陷球面，且该凸出球面与凹陷球面直径相匹配，便于相应球面垫片与球面螺母接触端恰好贴合，增大接触面积。

[0014] 进一步地，所述锚板通过焊接或混凝土浇注与钢横梁或所述塔柱固定，为所述球面螺母与高强锚杆的固定连接提供稳定、牢固的支点。

[0015] 进一步地，所述高强锚杆、球面垫片、球面螺母和止退螺母的外表面均包覆有锌涂层。

[0016] 进一步地，所述球面垫片与球面螺母之间设有密封圈，该密封圈包括至少两段密封圈分段，每个所述密封圈分段依次首尾相接。

[0017] 进一步地，所述密封圈的内直径小于所述高强锚杆的直径，且所述密封圈的外圈上设置有环绕该密封圈的拉伸弹簧。

[0018] 按照本发明的另一个方面，提供一种斜拉桥用高强锚杆，作为所述的锚固组件的零件，该高强锚杆采用40CrNiMoA合金材质制备而成，两端设有螺纹结构。

[0019] 进一步地，所述高强锚杆的外表面均包覆有锌涂层。

[0020] 进一步地，所述锌涂层的外侧设有超低模量高伸长率聚硫防腐密封胶。

[0021] 按照本发明的另一个方面，提供一种所述的斜拉桥用锚固组件的施工方法，包括如下步骤：

[0022] S1：将所述高强锚杆穿过所述锚板的安装孔，使所述锚板压紧所述高强锚杆的外周，实现所述高强锚杆的张拉端的固定；

[0023] S2：在所述锚固端依次安装所述球面垫片和球面螺母；拧紧所述球面螺母，使得所述锚板压紧所述高强锚杆；

[0024] S3：在所述张拉端，依次安装所述球面垫片、球面螺母和止退螺母，拧紧所述球面螺母和止退螺母，使得所述高强锚杆固定在所述锚板上；

[0025] S4：待所述高强锚杆及锚固组件锚固稳定后，对所述高强锚杆进行张拉预紧。

[0026] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0027] 1.本发明的斜拉桥用锚固组件，结构简单，主体通过螺纹连接，实现高效、紧密的紧固效果，同时具备良好的稳固性，而且，安装便捷，利于更换，

[0028] 2.本发明的斜拉桥用锚固组件，球面螺母靠近球面垫片的一端面加工有凸出球面，球面垫片与该球面螺母对接的一端加工有凹陷球面，且该凸出球面与凹陷球面直径相匹配，便于相应球面垫片与球面螺母接触端恰好贴合，可有效增大接触面积，消除大预紧力作用下的应力集中，增大连接可靠性，增加组件使用寿命。

[0029] 3.本发明的斜拉桥用锚固组件，止退螺母安装在张拉端，防止预紧拉力时高强锚杆或球面螺母产生松动，可增加高强锚杆的紧固程度，并防止在预紧及后期使用过程中的微小位移，增加连接可靠性。

[0030] 4.本发明的斜拉桥用锚固组件，在高强锚杆、球面垫片、球面螺母和止退螺母的外表面均包覆有锌涂层。通过金属电镀涂层工艺，不仅能够有效地提高高强锚杆及锚固组件的防水性能，同时也显著地提高了高强锚杆及锚固组件的抗腐蚀能力；同时在锚杆常规涂装体系之外，增加了聚硫防腐胶喷涂工艺，使得高强锚杆及锚固组件能够在桥梁结构这种腐蚀物质侵蚀的环境下保持较高的性能和使用寿命。

[0031] 5.本发明的斜拉桥用锚固组件，球面垫片与球面螺母之间设有密封圈。密封圈能够很好地形成密封，防止水进一步接触锚固组件中球面螺母，密封圈分为至少两段密封圈分段，每个密封圈分段依次首尾相接，密封圈的内直径小于所述机轴的直径，密封圈外圈上设置有环绕密封圈的拉伸弹簧。

[0032] 6.本发明的斜拉桥用高强锚杆，采用40CrNiMoA合金钢，保证高强锚杆在桥梁复杂载荷作用下有足够的强度和刚度。

[0033] 7.本发明的斜拉桥用高强锚杆，增加超低模量高伸长率聚硫防腐密封胶喷涂工艺作为最外表防护层，一方面是因为锚杆在水下张拉时，若只有油漆防腐，在锚杆伸长时非常容易出现油漆炸裂现象，进而破坏防腐涂层，造成锚杆腐蚀进一步缩短使用寿命，而聚硫防腐密封胶具有很好的延展性，在锚杆张拉伸长时可以同时伸长，有效保护锚杆防腐涂层。

附图说明

[0034] 图1是本发明实施例一种斜拉桥用高强锚杆及锚固组件的结构示意图；

[0035] 图2是本发明实施例中球面螺母的结构示意图；

[0036] 图3是本发明实施例中球面垫片的结构示意图；

[0037] 图4是本发明中一个实施例中密封圈结构的示意图。

[0038] 在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：101-球面螺母，102-球面垫片，103-锚板，104-锚杆，105-止退螺母，1011-凸出球面，1021-凹陷球面。

具体实施方式

[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0040] 如图1所示，本发明实施例提供一种斜拉桥用高强锚杆及锚固组件，包括高强锚杆104，球面垫片102，球面螺母101以及止退螺母105。

[0041] 在对塔柱和钢横梁进行连接安装时，首先将高强锚杆104穿过锚板103的安装孔，之后在锚固端依次安装球面垫片102和球面螺母101，拧紧螺母；在张拉端，依次安装球面垫片102、球面螺母101和止退螺母105，拧紧固定，然后即可进行张拉预紧。发明的斜拉桥用高强锚杆及锚固组件，结构简单，主体通过螺纹连接，安装便捷，利于更换。

[0042] 如图2及图所示，在本发明的优选实施例中，球面螺母101靠近球面垫片102的一端面加工有凸出球面1011，球面垫片102与该球面螺母101对接的一端加工有凹陷球面1021，且该凸出球面1011与凹陷球面1021直径相匹配，便于相应球面垫片102与球面螺母101接触端恰好贴合，大大增强其力传递的平顺性，从而实现高强锚杆104与球面螺母101牢固连接。

[0043] 在安装本发明中的锚固组件时，拧紧球面螺母101，能够使得球面螺母101一端面的凸出球面1011与球面垫片102与该球面螺母101对接的一端加工有凹陷球面1021紧密配合，实现高效、紧密的紧固效果，同时具备良好的稳固性。

[0044] 此外，本发明采用球面螺母101及球面垫片102，可有效增大接触面积，消除大预紧力作用下的应力集中，增大连接可靠性，增加组件使用寿命。

[0045] 在本发明优选的一种实施例中，如图1所示，止退螺母105安装在张拉端，防止预紧拉力时高强锚杆104或球面螺母101产生松动。可增加高强锚杆104的紧固程度，并防止在预紧及后期使用过程中的微小位移，增加连接可靠性。

[0046] 在本发明的一种实施例中，如图1所示，在球面垫片102前端设有锚板103，该锚板103通过焊接或混凝土浇注与钢横梁或所述塔柱固定，为球面螺母101与高强锚杆104的固定连接提供稳定、牢固的支点，并承担高强锚杆104的拉力，保证在高强锚杆104的持续拉力作用下，不产生位移，保证锚固的效果。

[0047] 在本发明优选的一种实施例中，高强锚杆104、球面垫片102、球面螺母101和止退螺母105的外表面均包覆有锌涂层。通过金属电镀涂层工艺，不仅能够有效地提高高强锚杆及锚固组件的防水性能，同时也显著地提高了高强锚杆及锚固组件的抗腐蚀能力，使得高强锚杆及锚固组件能够在桥梁结构这种腐蚀物质侵蚀的环境下保持较高的性能和使用寿命。

[0048] 进一步地，该锌涂层采用热镀锌方法实现，热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，锌层厚度对5mm以下薄板不得小于65μm，5mm及以上厚板不小于86μm。从而起到防腐蚀的目的。其优点非常明显，主要为下列有点：耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。如大量输电塔、通讯塔等。近年来大量出现的轻钢结构体系中的压型钢板等。也较多采用热浸锌防腐蚀。热浸锌的首道工序是酸洗除锈，然后是清洗。这两道工序不彻底均会给防腐蚀留下隐患。所以必须处理彻底。对于钢结构设计者，应该避免设计出具有相贴合面的构件，以免贴合面的缝隙中酸洗不彻底或酸液洗不净。造成镀锌表面流黄水的现象。热浸锌是在高温下进行的。对于管形构件应该让其两端开敞。若两端封闭会造成管内空气膨胀而使封头板爆裂，从而造成安全事故。若一端封闭则锌液流通不畅，易在管内积存。

[0049] 由于热浸锌的工艺温度比较高，对回火温度较低的材料很容易使其在镀锌的过程中被退火，从而硬度降低。此外对配合件使用热浸锌还要考虑镀层的厚度对配合公差的影响。

[0050] 在本发明优选的一种实施例中，如图1所示，高强锚杆104采用40CrNiMoA材质，两端加工有螺纹。40CrNiMoA是合结钢的其中一种，也称合金钢，它是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素(总含量不超过5％)而制成的钢种。采用40CrNiMoA合金钢，保证高强锚杆104在桥梁复杂载荷作用下有足够的强度和刚度。

[0051] 在本发明优选的一种实施例中，如图4所示，球面垫片与球面螺母之间设有密封圈。密封圈能够很好地形成密封，防止水进一步接触锚固组件中球面螺母。在该实施例中，密封圈分为至少两段密封圈分段，每个密封圈分段依次首尾相接，密封圈的内直径小于所述机轴的直径，密封圈外圈上设置有环绕密封圈的拉伸弹簧。

[0052] 在本发明的另一个实施例中，在高强锚杆104部分增加了超低模量高伸长率聚硫防腐密封胶涂层。该聚硫防腐密封胶的特性：聚硫防腐密封胶对钢材、水泥、木材等都有很好的粘结性，一般粘结强度＞0.2MPa，伸长率＞300％；同时具有良好的耐水性，对海水、自来水的作用都很稳定；同时聚硫防腐密封胶固化后也没有毒性；同时对无机酸、碱、盐类环境有很好的耐蚀性，非常适合跨江、跨海大桥环境下的喷涂。

[0053] 在高强锚杆104上增加超低模量高伸长率聚硫防腐密封胶喷涂工艺作为最外表防护层，一方面是因为锚杆在水下张拉时，若只有油漆防腐，在锚杆伸长时非常容易出现油漆炸裂现象，进而破坏防腐涂层，造成锚杆腐蚀进一步缩短使用寿命，而聚硫防腐密封胶具有很好的延展性，在锚杆张拉伸长时可以同时伸长，有效保护锚杆防腐涂层；另一方面，传统油漆、电镀涂层在张拉时，容易出现锚杆与混凝土粘结现象，而采用聚硫防腐密封胶涂层可以使锚杆与砼不粘结，以便于张拉时锚杆抽动。

[0054] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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