本實用新型屬于橋梁工程技術領域，更具體涉及一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，適用于大江大湖等懸索橋錨碇的建設，尤其適用于近海平原或海中特大跨懸索橋錨碇建設。

背景技術：

懸索橋為目前世界上跨越能力最大的橋梁形式，根據主纜錨固方式分為自錨式懸索橋和地錨式懸索橋兩種形式。地錨式懸索橋主要由錨碇、索塔、纜索系統、加勁梁等構成，其中的錨碇作為將纜力傳遞給地基的重要構件，一般分為重力式錨碇和隧道式錨碇兩類。

隧道式錨碇依賴錨塞體調動周圍巖體共同承擔主纜巨大拉力，雖然造價較低，且有著不需要對地表大開挖、保護環(huán)境的獨特優(yōu)勢，然而由于受地形地質條件限制，只有在合適的條件下才能應用。

重力式錨碇依靠錨碇自重平衡主纜豎直方向分力，依靠基礎與地基間的摩阻力f平衡主纜水平分力，而摩阻力依賴錨碇自重G與主纜豎直分力Nv的差值(即圖1,f=G-Nv)產生,存在地下水或水中修建時為錨碇自重G與主纜豎直分力Nv及浮托力F的差值（即圖1,f=G-Nv-F），因此重力式錨碇體積龐大，該種錨碇發(fā)揮效力的效率低。隨著橋梁建設從內陸江河走向海灣、外海，從中大跨徑走向特大跨徑，對懸索橋錨碇結構的承載能力的要求越來越高，建設錨碇基礎面臨的施工難度也越來越大。在大的江河湖海修建特大跨懸索橋錨碇基礎，重力式錨碇存在需要大開挖、發(fā)揮效力的效率低下導致錨碇體積龐大、澆筑混凝土量巨大、對環(huán)境干擾大的問題且造價較高。除此之外，水中修建重力式錨碇需要設置圍堰，陸上修建時也多需設置地下連續(xù)墻，施工難度大。因此，亟需改進現有錨碇結構形式。

技術實現要素：

本實用新型的目的是在于提供了一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，結構簡單，使用方便，解決了重力錨開挖量大、對環(huán)境干擾大以及水中修建重力錨碇施工難度大、發(fā)揮效力效率低的問題。

為了實現上述的目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，它包括鋼結構混凝土承臺、鋼管樁群、預應力錨索群、主纜和主纜錨固體系，鋼管樁群的一端伸入基巖，另一端與鋼結構混凝土承臺底面剛性連接，主纜錨固體系設置在鋼結構混凝土承臺的上表面，所述的預應力錨索群的錨索內錨頭端固定于基巖內，預應力錨索群的錨索外錨頭端與鋼結構混凝土承臺固定連接，預應力錨索群的總體受力方向與主纜方向的夾角為0-5°。

作為優(yōu)選，所述的鋼管樁群由鋼管豎樁和鋼管斜樁構成，鋼管豎樁之間設置交叉的豎樁支撐，鋼管斜樁設置在鋼結構混凝土承臺的周邊并向外擴散傾斜。

所述的鋼管豎樁大致由8-18根直徑為2m的鋼管組成，其數量要根據具體工程的噸位、水深等情況確定。

所述的鋼管斜樁大致由4-8根直徑為2m的鋼管組成，鋼管斜樁的傾角為5-15°，其具體數量要根據具體工程設計要求確定。

所述的預應力錨索群由一系列單根噸位為200t~500t的預應力錨索組成，其數量的確定要根據具體工程的設計纜力及安全富余度確定。

作為優(yōu)選，所述的鋼結構混凝土承臺的勁性骨架為型鋼，以提高承臺的可靠性。

作為優(yōu)選，所述的預應力錨索群的錨索宜采用壓力分散型錨索，特別需注意嚴格防滲，也可以采用可多次自由張拉的巖土工程密實型預應力錨索。由于預應力錨索群為主要的承力構件，其可靠性及耐久性至關重要，因此在預應力錨索外錨頭端需安裝相應的測力裝置，以時時監(jiān)測預應力錨索在施工及運營過程中的受力，便于預應力錨索的錨固鎖緊及在單根預應力錨索失效時及時更換。

本實用新型的設計思路是：預應力錨索群總體受力方向與主纜纜力方向近似一致，懸索橋主纜拉力通過主纜錨固體系轉化為多股預應力錨索力傳至基巖，使得成橋狀態(tài)下鋼管樁群僅承受小部分壓力作用；鋼結構混凝土承臺與鋼管樁群構成墩臺式基礎，承臺為主纜及預應力錨索群提供錨固平臺，使主纜纜力通過預應力錨索群有效傳至基巖，鋼管樁群頂端為鋼結構混凝土承臺，通過承臺將鋼管樁群連為一體，以此增強鋼管樁群的整體性和抗變形能力。

與已有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、通過大噸位預應力錨索群傳遞主纜巨大拉力至基巖，不依賴錨碇結構自身的重量及基礎與地基摩阻力承力，既能有效降低混凝土用量，降低工程造價，又擴大了錨碇結構的承力范圍；

2、借用墩臺的結構形式，墩臺施工技術成熟，與修建重力式錨碇相比，不僅施工難度大幅度降低而且施工速度快；

3、采用本實用新型的錨碇不需大開挖，對周圍環(huán)境干擾小，達到人與自然和諧相處的目的，在隧道式錨碇建設中,也可采用分散錨固于基巖的預應力錨索群代替澆筑的混凝土錨塞體承力,避免了巖體開挖,節(jié)約了工程成本；

4、鋼管樁群中，豎樁支撐連接在豎樁之間起到支撐的作用，外圍斜樁直接打至基巖，從而有效提高結構的安全和整體穩(wěn)定性。

5、采用本實用新型可可靠傳遞主纜拉力，混凝土用量較大跨徑懸索橋重力錨會大幅降低(以兩側均采用重力式錨碇的主跨為1377m的香港青馬大橋為例，兩側錨碇混凝土用量高達29.2萬m3，采用本實用新型則可大幅降低混凝土用量)，有效降低錨碇工程造價和縮短錨碇施工周期。

附圖說明

圖1為一種重力式錨碇發(fā)揮效力示意圖。

其中N為主纜拉力，Nv為主纜豎直方向分力，Nh為主纜水平方向分力，F為重力錨碇所受浮托力，G為重力錨自重，f為重力錨碇基礎與基巖間的摩阻力，f=（G-F-N_V）*μ。

圖2為一種墩臺式預應力錨碇的三維結構示意圖。

圖3為一種墩臺式預應力錨碇二維受力示意圖。

向上箭頭表示主纜拉力，向下箭頭表示預應力錨索索力。

圖4-a為一種墩臺式預應力錨碇的俯視圖。

圖4-b為一種墩臺式預應力錨碇的正視圖。

圖4-c為一種墩臺式預應力錨碇的側視圖。

圖2至4中：1-鋼結構混凝土承臺；2-鋼管樁群；2A-鋼管豎樁，2B－鋼管斜樁，2C－豎樁支撐；3-預應力錨索群；4-主纜；5-主纜錨固體系。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明：

如圖1-圖4-c所示，一種懸索橋墩臺式預應力錨碇，包括鋼結構混凝土承臺1、鋼管樁群2、預應力錨索群3、主纜4、主纜錨固體系5，鋼管樁群2由鋼管樁群豎樁2A和鋼管樁群斜樁2B構成，所述鋼管樁群豎樁2A由8或13或18根直徑為2m的鋼管組成；所述的鋼管斜樁2B設置在鋼結構混凝土承臺1的周邊并向外擴散傾斜，鋼管樁群斜樁2B由4或6或8根直徑為2m傾角在5°或10°或15°鋼管組成；鋼管樁群豎樁2A和鋼管樁群斜樁2B的一端伸入基巖，鋼管樁群豎樁2A和鋼管樁群斜樁2B的另一端與鋼結構混凝土承臺1剛性連接。預應力錨索群3由10或12或14根直徑為0.6m的預應力錨索組成；預應力錨索群3中的各單根預應力錨索的內錨頭端固定于基巖，外錨頭端與鋼結構混凝土承臺1固定連接，預應力錨索群3的總體受力方向與主纜4的方向的夾角為0°或2°或4°或5°，且預應力錨索群方向傾角略大于主纜4傾角（0°或2°或4°或5°），從而保證預應力錨索群總體受力方向與主纜方向接近一致，使得成橋狀態(tài)下鋼管樁僅承受小部分壓力作用；主纜4散索后的索股與主纜錨固體系5連接，主纜錨固體系5固定于鋼結構混凝土承臺1的頂部。

實施例1：

所述鋼管豎樁2A由15根直徑為2m的鋼管組成，所述的鋼管斜樁2B由6根直徑為2m的鋼管組成，傾角為10°。預應力錨索群3由一系列單根噸位為500t的預應力錨索組成，主纜的設計纜力為0.7萬噸，預應力錨索的數量14根，單根預應力錨索宜采用壓力分散型錨索，特別需注意嚴格防滲，或者采用可多次自由張拉的巖土工程密實型預應力錨索。

在實施例中，為了提高鋼結構混凝土承臺1的可靠性，選用型鋼作為承臺的勁性骨架。

實施例2：

采用實施例1的結構，具體的數量和傾角做改動，預應力錨索群3由一系列單根噸位為200t或300t的預應力錨索組成；預應力錨索群的總體受力方向與主纜方向的夾角為0°,從而保證預應力錨索群總體受力方向與主纜方向一致，使得成橋狀態(tài)下鋼管樁僅承受小部分壓力作用。

所述鋼管豎樁2A由8或18根直徑為2m的鋼管組成，所述的鋼管斜樁2B由4或8根直徑為2m的鋼管組成，傾角為15°。預應力錨索群3由一系列單根噸位為200t的預應力錨索組成時，主纜的設計纜力為0.2萬噸（小跨徑且?guī)r質條件非常好情況下），預應力錨索的數量10根；預應力錨索群3由一系列單根噸位為300t的預應力錨索組成時，主纜的設計纜力為2萬噸，預應力錨索的數量至少67根，具體數量要根據具體的工程設計要求增加，單根預應力錨索宜采用壓力分散型錨索，特別需注意嚴格防滲，或者采用可多次自由張拉的巖土工程密實型預應力錨索。

一種懸索橋墩臺式預應力錨碇的施工方法，其步驟是：

1、鋼管樁群的施工：根據工程地質條件，采用靜力壓樁、錘擊等方式使豎樁和外圍斜樁按照樁機移動到位→吊樁→插樁→錘擊下沉→接樁→錘擊至設計深度→內切鋼管樁→壓力灌漿的施工順序伸入基巖一定深度，鋼支撐則以焊接形式連接于豎樁之間，采取881-X環(huán)氧富鋅底漆的防腐措施；

2、鋼結構混凝土承臺的施工：首先吊放型鋼勁性骨架，而后分層分塊澆筑混凝土；

3、主纜錨固體系施工及主纜散索；

4、水中采用本實用新型時，預應力錨索安裝需先將直徑大于1.5倍預應力錨索直徑的鋼管打入水中，而后穿束完成預應力錨索安裝，采用傳統夾片式預應力錨索時，需采用PE波紋管內注樹脂漿的防腐措施；

5、預應力錨索張拉錨固及主纜索股錨固：為保證施工過程中承臺及鋼管樁的合理受力，預應力錨索群張拉和主纜錨固間隔進行，張拉預應力錨索設計荷載的25%→錨固主纜散股的20%→張拉預應力錨索設計荷載的50%→錨固主纜散股的40%→張拉預應力錨索設計荷載的75%→錨固主纜散股的60%→張拉預應力錨索設計荷載的100%→錨固主纜散股的80%→錨固主纜散股的100%。