桥梁斜拉索与主塔的锚固细节取决于主塔的材料、拉索端头类型(张拉端或固定端)以及塔内空间要求(设置步梯、电梯及电力安装)。无论从经济还是技术角度,斜拉桥的主塔用钢筋混凝土比钢结构更合适。现讨论斜拉索与混凝土塔顶锚固的3种方案。
方案1是用刚性钢梁把斜拉索锚入混凝土塔,每对索的不平衡水平力由埋入塔中的钢板承担,该钢板与桥塔混凝土以刚性或柔性结合方式受力。其中,刚性结合方式的钢板有锯齿伸入混凝土,因而它比柔性结合方式能传递更大的力。钢锯齿与桥塔混凝土的结合面上内力分布可用拉压模型来说明。该内力中的拉力分量可用高强螺栓或粗钢筋来承受,以免在结合面的混凝土上产生拉应力而使混凝土开裂。竖向分力可由分布于塔顶锚固长度内的剪力销(钢块)承受。
方案2是直接把斜拉索锚入混凝土塔内。这种构造会使斜拉索在运营荷载(即恒、活载)下的水平分力在混凝土面内产生很大的拉应力,从而导致混凝土开裂。
方案1、2均可用于竖琴形和半扇形的斜拉索与桥塔锚固。如果一扇或者半扇斜拉索要锚入高度有限的桥塔内,设计者将会遇到塔顶锚固空间不够的问题。传统的解决方法是把塔顶变成一个比塔身更宽的钢结构,拉索就锚入这个钢结构上,即方案3。
混凝土截面上内力分布的拉压模型锚入塔顶钢结构的外板上,该钢板由一些竖向辅助钢板支撑。外钢板中不平衡水平力由焊接其上的钢锯齿传入混凝土截面。该复合结构中的拉力分量由横向预应力钢筋承受。该方案中,拉索的竖向合力将主要由塔顶锚固长度内的剪力销承受。
上述3个方案中,塔柱内的空间大小应足够大,以便在其中布置步梯、电梯,并能在建造时有足够的拉索张拉空间及在使用期内便于维护。外观上,方案1、2比方案3更合适,因为方案1使塔顶陡然增大。因而在采纳方案3时应把塔顶与塔身作为一个整体考虑。
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