一种部分无粘结隧道式复合锚碇系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁工程中的隧道式复合锚碇系统，具体涉及一种部分无粘结隧道式复合锚碇系统及方法。
【背景技术】
[0002]21世纪以来，随着国民经济和交通事业的蓬勃发展，大跨径桥梁广泛建设，悬索桥是大跨径桥梁中最主要的桥梁形式。现代悬索桥由桥塔、锚碇、主缆、吊索等部分组成。锚碇系统一般分为重力锚碇、隧道锚碇、土锚锚碇及结构自锚固系统。其中，隧道锚碇其结构受力合理，工程量小，工程造价较低，是其他锚碇系统无法替代的。隧道锚一般在节理较少、岩体性能较好的地方使用。悬索的巨大水平拉力通过索股、锚杆传入隧道中填充的混凝土，再通过混凝土与隧道岩体的粘结力传递给周围的岩体。
[0003]对于传统的锚碇系统，现在普遍的结构形式是圆锥形锚碇，锚固单根拉索，拉索与锚碇系统全部粘结。但是实际工程及数值模拟均发现，这样的结构形式存在不足。锥形锚碇体积较大，无法锚固多根拉索，在拉索所受拉力较大的情况下，很容易引起锚碇局部应力过大失效，进而破坏。因此，有必要发明一种具有新的结构形式的隧道式复合锚碇系统，来改善现有隧道式销碇系统的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种部分无粘结隧道式复合锚碇系统及方法，该系统及方法优化了隧道式锚碇的受力形式，提高了混凝土锚碇的承拉极限。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种部分无粘结隧道式复合锚碇系统，其特征是，包括:混凝土锚碇本体、滑轮系统和若干扣索；
[0007]所述滑轮系统包括:若干滑轮、受拉钢板以及工字钢；所述滑轮通过受拉钢板固定，受拉钢板后端焊接工字钢，每两块所述受拉钢板之间均固定有滑轮，所述受拉钢板与混凝土锚碇本体相连接的部分存在设定区域的无粘结部分；
[0008]所述若干扣索均贯通混凝土锚碇本体，并锚固在混凝土锚碇本体上。形成“一对多”的锚固，有效地减小了锚碇的体积，减小工作量的同时，也减小了随环境的扰动。
[0009]所述受拉钢板预埋进混凝土锚碇本体中，受拉钢板预埋进混凝土锚碇本体的前段区域与混凝土锚碇本体无粘结。
[0010]所述受拉钢板与混凝土锚碇本体粘接的区域采用加固钢筋固定。
[0011]所述扣索为通过在混凝土锚碇本体上贯通一个直径大于承拉钢索的孔道，承拉钢索穿过所述孔道，采用后锚式锚固。
[0012]所述混凝土锚碇本体的横截面由两部分组成，上部为梯形，下部为矩形。整体构成梯柱形，对隧道式复合锚碇系统的结构形式进行了优化。
[0013]所述混凝土锚碇本体的斜面部分与围岩之间插入锚杆。
[0014]每一个滑轮对应一条主索。
[0015]一种部分无粘结隧道式复合锚碇系统的方法，包括:
[0016]首先在山体岩石开凿隧道及锚碇洞室，锚碇洞室高度宽度均大于隧道宽度高度；在锚碇洞室前方隧道内进行插入锚杆及钢筋网等防护措施；
[0017]然后在洞室内灌注混凝土，混凝土与围岩斜面之间插入锚杆；
[0018]在埋入内置受拉钢板时，在受拉钢板的前部区域上包裹塑料膜，使其与混凝土锚碇没有粘结，形成后锚式锚固，之后安装滑轮系统；
[0019]在锚固钢板周围设置扣索，对混凝土锚碇进行养护，其强度达到规范要求后，在锚固钢板周围打通扣索孔道。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021](I)优化了隧道式锚碇的结构形式，将锥形锚碇改为梯柱形，可以同时锚固多根拉索。
[0022](2)在锚固同样数量的拉索的情况下，有效减小锚碇系统的体积。
[0023](3)优化了隧道式锚碇的受力形式，提高了混凝土锚碇的承拉极限。
[0024](4)极大减少了工程量，减少了对环境的扰动。
【附图说明】
[0025]图1是本发明部分无粘结隧道式复合锚碇系统结构立面图；
[0026]图2是图1中的a-a剖面图；
[0027]图3是本发明部分无粘结隧道式复合锚碇系统结构正面图；
[0028]图4为本发明部分无粘结隧道式复合锚碇系统整体结构示意图；
[0029]图5(a)全粘接锚固模型半结构体的有限元分析图；
[0030]图5 (b)为部分无粘结锚固模型半结构体的有限元分析图；
[0031]其中，I为混凝土锚碇，2为受拉钢板，3为加固工字钢，4为主索，5为滑轮，6为锚碇后部洞室，7为加固钢筋，8为未粘结区域，9为加固肋板，10为锚杆，11为扣索。
【具体实施方式】
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[0032]下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明:
[0033]如图1所示，本发明为隧道式复合锚碇系统的内置钢板提供一种新的结构形式及锚固形式，具体包括:混凝土锚碇1、滑轮5系统和若干扣索11 ;
[0034]滑轮5系统包括:若干滑轮5、受拉钢板2以及加固工字钢3 ;所述滑轮5通过受拉钢板2固定，受拉钢板2后端焊接加固工字钢3，加固工字钢3通过加固肋板9与受拉钢板2连接，每两块所述受拉钢板2之间均固定有滑轮5，受拉钢板2预埋进混凝土锚碇I本体中，受拉钢板2预埋进混凝土锚碇I本体的前段区域与混凝土锚碇I本体无粘结。图1中，受拉钢板2前端部分区域设置为未粘结区域8，后端部分与混凝土锚碇I粘接。受拉钢板2与混凝土锚碇I粘接的区域采用加固钢筋7固定，每一个滑轮5对应一根主索4。
[0035]如图3所示，扣索11是通过在锚碇本体上贯通一个直径大于承拉钢索的孔道，承拉钢索穿过孔道，在锚碇体外，孔道尾部锚固，即后锚式锚固。
[0036]如图2和图4所示，混凝土锚碇I为梯柱型结构，由图2中无粘结隧道式复合锚碇系统的剖面图可以看出，混凝土锚碇I本体的横截面由两部分组成，上部为梯形，下部为矩形，整体构成梯柱型混凝土销碇I。混凝土销碇I本体的斜面部分与围岩通过销杆10连接，加强锚碇与围岩的接触。锚碇后部洞室6是在锚碇后的预留空间，方便施工操作和维护检修。
[0037]本发明的施工方法是首先在山体岩石开凿隧道及锚碇洞室。在锚碇洞室前方，隧道内，插入锚杆10及钢筋网防护。然后在洞室内灌注混凝土，混凝土与围岩斜面之间插入锚杆10，加强连接。在埋入内置受拉钢板2时，在未粘结区域8的钢板上包裹塑料膜，使其与混凝土锚碇I没有粘结，形成后锚式锚固效