專利名稱：一種鋼構(gòu)—混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及斜拉橋或懸索橋及類似橋梁的主塔結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
橋塔是橋梁將纜索或斜拉索的巨大索力順暢地傳遞到下部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)。 隨著橋梁的跨徑日益增大，索力隨之增大，索塔也相應(yīng)增高，橋塔的受力趨于復(fù)雜，這就要求橋塔有更加合理的構(gòu)造形式。橋塔結(jié)構(gòu)按材料分主要有混凝土橋塔、鋼橋塔、混合結(jié)構(gòu)橋塔三種?；炷翗蛩灾剌^大，施工期間還需架設(shè)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)支撐；鋼橋塔加工拼裝方便，同時(shí)加快施工進(jìn)度，但造價(jià)較高；混合結(jié)構(gòu)橋塔，需要將鋼塔柱與混凝土塔柱進(jìn)行連接，其結(jié)合部通常位于橋塔的中下部，受力和構(gòu)造均比較復(fù)雜，增大了設(shè)計(jì)與施工的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新型的鋼構(gòu)與混凝土組合橋塔的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)適當(dāng)增加混凝土橋塔截面內(nèi)用以支撐模板和固定鋼筋的鋼構(gòu)用量，并加以合理布置，從而更好地發(fā)揮鋼構(gòu)與混凝土的組合作用，提高橋塔的承載性能和施工便利性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，包括鋼構(gòu)、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設(shè)置自下而上貫通的鋼構(gòu)，在鋼構(gòu)、混凝土橋塔之間設(shè)置有連接件。進(jìn)一步，所述鋼構(gòu)完全容納于混凝土塔柱中；優(yōu)選的混凝土橋塔的截面為中空箱型。所述鋼構(gòu)包括若干豎向弦桿、橫向連系桿和斜向連系桿，各豎向弦桿彼此平行間隔位于豎直平面內(nèi)，相鄰豎向弦桿之間通過(guò)若干橫向連系桿固定連接，各橫向連系桿平行于地面、垂直于豎向弦桿；在相鄰橫向連系桿及相鄰豎向弦桿所圍成的矩形框架的對(duì)角線方向上設(shè)置一斜向連系桿，該斜向連系桿的兩端固定連接在相鄰豎向弦桿上。所述豎向弦桿與橫向連系桿及斜向連系桿間通過(guò)固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形成通長(zhǎng)格構(gòu)式鋼構(gòu)，優(yōu)選的固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)是焊接。所述豎向弦桿采用H型鋼、圓鋼管或角鋼；所述橫向連系桿及斜向連系桿采用角鋼或條形鋼。所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的橫向截面分隔設(shè)置的箍筋，優(yōu)選的，各箍筋之間均勻分隔設(shè)置。在鋼構(gòu)與混凝土外邊緣設(shè)置有第一道(外側(cè)防裂)箍筋，穿越鋼構(gòu)豎向弦桿腹板設(shè)置有第二道(連接件)箍筋，在鋼構(gòu)與混凝土內(nèi)邊緣間設(shè)置有第三道(內(nèi)側(cè)防裂)箍筋； 優(yōu)選的，箍筋間距與鋼構(gòu)豎向弦桿連接件間距相同，箍筋在轉(zhuǎn)角處圓弧光滑過(guò)渡。
所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還設(shè)置有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的縱向、在環(huán)繞橋塔結(jié)構(gòu)的橫截面的周長(zhǎng)上分隔設(shè)置的縱筋，優(yōu)選的，各縱筋之間均勻分隔設(shè)置。
所述的豎向弦桿上設(shè)置連接件使鋼構(gòu)與鋼筋混凝土塔柱間協(xié)同工作。
所述的連接件采用焊釘連接件、焊接開孔板連接件、豎向弦桿開孔連接件或型鋼外包裹螺旋筋連接件。
由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果
①鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)在成橋狀態(tài)下，混凝土塔主要承擔(dān)橋塔內(nèi)豎向分力，鋼構(gòu)協(xié)助混凝土承擔(dān)截面內(nèi)彎矩，混凝土包裹在鋼構(gòu)外側(cè)能夠增大鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
②鋼構(gòu)與混凝土間設(shè)置的連接件，能確保兩者間能夠傳遞剪力，保證協(xié)同工作。
③鋼構(gòu)在混凝土塔柱內(nèi)布置時(shí)，承擔(dān)了大部分的截面抗彎作用，減小鋼筋混凝土橋塔截面中的主筋配筋量。截面內(nèi)僅需配置構(gòu)造鋼筋和連接輔助鋼筋，起到防止混凝土開裂，限制混凝土裂縫寬度，并保證鋼構(gòu)與混凝土之間的共同作用。
④鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔，原本作為施工臨時(shí)勁性骨架的部分可以通過(guò)合理構(gòu)造加以利用，無(wú)需拆除，減少了施工工序，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。當(dāng)橋塔高度較小時(shí)，在橋塔底部進(jìn)行頂升的方法使得施工方法靈活多變，無(wú)需進(jìn)行高空作業(yè)，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。


圖1為本發(fā)明橋塔結(jié)構(gòu)的總體構(gòu)造圖。
圖2為圖1所示構(gòu)造的部分鋼構(gòu)的構(gòu)造示意圖。
圖3為在圖1所示構(gòu)造上增加縱向受力鋼筋及箍筋后的示意圖。
圖4為圖3所示橋塔結(jié)構(gòu)1/4橫截面圖。
圖5為本發(fā)明橋塔逐段拼接構(gòu)造形成示意圖。
圖6為本發(fā)明橋塔逐段頂推構(gòu)造形成示意圖。
圖中1 -鋼筋混凝土塔柱、2-鋼構(gòu)、3-縱向受力鋼筋、41、42、43-箍筋、5-豎向中弦桿、51-豎向弦桿腹板開孔、6-豎向邊弦桿、7-橫向連系桿、8-斜向連系桿(斜撐)、10_內(nèi)膜、11-外模、12-施工平臺(tái)、13-塔底支撐、14-頂升裝置具體實(shí)施方式
一種鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，包括鋼構(gòu)、鋼筋混凝土塔柱及兩者間的連接件。
所述鋼構(gòu)參照施工臨時(shí)勁性骨架改造，可用作施工臨時(shí)構(gòu)造，亦可參與成橋結(jié)構(gòu)受力。鋼構(gòu)包括豎向弦桿和連系桿，豎向弦桿沿橋塔通長(zhǎng)布置，可以是H型鋼、圓鋼管、角鋼等；連系桿包括橫向連系桿和斜撐，可以是角鋼、條形鋼等。豎向弦桿與連系桿間通過(guò)焊接形成通長(zhǎng)格構(gòu)式鋼構(gòu)。
所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)仍配有縱筋和箍筋，但作受力的縱筋配筋率顯著低于同等受力條件下普通混凝土塔柱。
所述的連接件目的在于保證鋼構(gòu)與鋼筋混凝土塔柱間協(xié)同工作，連接件宜布置在鋼構(gòu)豎向弦桿上，可以是焊釘連接件、焊接開孔板連接件，豎向弦桿開孔連接件，也可采用在型鋼外包裹螺旋筋連接件。
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1所示，鋼構(gòu)_混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)主要包括鋼筋混凝土塔柱1及其內(nèi)設(shè)置的鋼構(gòu)2。其中混凝土塔柱與普通的鋼筋混凝土塔柱截面類似，主要以中空箱型截面為主，順橋向尺寸根據(jù)索力產(chǎn)生彎矩而定，一般而言要大于橫橋向尺寸，為留足型鋼的位置，箱型截面壁厚要稍大于一般鋼筋混凝土塔柱。這樣的塔柱抗彎能力要比一般的塔柱好， 再結(jié)合型鋼組成的配合鋼構(gòu)的輔助，此種橋塔的抗彎能力會(huì)較普通鋼筋混凝土塔柱好。為防止鋼構(gòu)銹蝕，鋼構(gòu)2完全容納于混凝土塔柱中，且鋼構(gòu)與混凝土邊緣離開一定距離，此距離大小應(yīng)至少能夠容納1-2排鋼筋的位置，以便布置外側(cè)箍筋，但此距離也不宜過(guò)大，以充分提高鋼構(gòu)本身的慣性矩。如圖2所示，鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)部分構(gòu)造圖，為了表示清楚鋼構(gòu)的具體形成方式和最終結(jié)構(gòu)布置，僅取了鋼構(gòu)2中具有代表型的一個(gè)基本單元，其余部分可以按此類推進(jìn)行擴(kuò)展。該基本單元由豎向弦桿、橫向連系桿和斜向連系桿組成，豎向弦桿位于豎直平面內(nèi)，為鋼構(gòu)的主要受力構(gòu)件，橫向連系桿平行于地面、垂直于豎向弦桿，兩端與豎向弦桿焊接，斜向連系桿位于兩個(gè)相鄰橫向連系桿間并焊接在兩個(gè)相鄰豎向弦桿上，形成一個(gè)基本鋼構(gòu)單元，鋼構(gòu)的其余部分均可通過(guò)此形式進(jìn)行擴(kuò)展而成。鋼構(gòu)2中豎向弦桿有兩種形式，位于中間的豎向中弦桿5采用H型鋼，位于交點(diǎn)處的豎向邊弦桿6采用角鋼，焊接在豎向弦桿上的橫向連系桿7和斜向連系桿8均采用角鋼。 鋼構(gòu)上設(shè)置開孔，可穿過(guò)鋼筋再澆筑上混凝土形成開孔板連接件；連接件形式多樣，可以為焊釘、焊接開孔板、構(gòu)件開孔、螺旋鋼筋等，此不贅述。如圖3-4所示，進(jìn)一步，鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)的內(nèi)外均增加配置鋼筋，協(xié)助混凝土塔柱受力，包括縱向受力鋼筋和箍筋，縱向受力鋼筋3的直徑一般取Φ22-Φ28，沿著橋塔結(jié)構(gòu)的縱向、在環(huán)繞橋塔結(jié)構(gòu)的橫截面的周長(zhǎng)上均勻分隔布置。橫向閉合箍筋的直徑一般取Φ8-Φ 12，鋼構(gòu)與混凝土外邊緣布置一道箍筋41，穿越鋼構(gòu)H型鋼豎向弦桿腹板開孔51也布置相應(yīng)的箍筋42，此箍筋同時(shí)作為連接件的一部分，在鋼構(gòu)與混凝土內(nèi)邊緣間的也設(shè)置1道箍筋43。箍筋間距與鋼構(gòu)豎向弦桿連接件間距基本相同，約為100_250mm—道。箍筋在轉(zhuǎn)角處應(yīng)圓弧光滑過(guò)渡。為架設(shè)此鋼構(gòu)_混凝土組合橋塔，根據(jù)構(gòu)造提出相應(yīng)的施工方法。如圖4所示，命名該構(gòu)造形成方法可稱為逐段拼接法。此實(shí)施例包括的施工附屬設(shè)施有內(nèi)膜10，外模11，施工平臺(tái)12。此實(shí)施例為傳統(tǒng)的鋼筋混凝土塔柱施工方法改進(jìn)而來(lái)，通過(guò)移動(dòng)部分鋼構(gòu)的位置從塔柱外側(cè)至箱型塔柱混凝土內(nèi)部，利用了施工臨時(shí)支撐。
具體實(shí)施方式
為在已經(jīng)施工完畢的橋塔上先行接高鋼構(gòu)2，接高方法為焊接，利用鋼構(gòu)2為受力支撐先提升施工平臺(tái)12再用螺栓固定，在施工平臺(tái)12上設(shè)立下一階段箱型截面內(nèi)模10和外模11，進(jìn)行節(jié)段施工。如此循環(huán)，直至組合橋塔施工完畢。如圖5所示，命名該構(gòu)造形成方法稱為逐段頂升法。此實(shí)施例包括的施工附屬設(shè)施有內(nèi)膜10，外模11，施工平臺(tái)12，塔底支撐13，頂升裝置14。此實(shí)施例是一種針對(duì)此種橋梁的新型施工方案，但受頂升裝置和塔底支撐裝置的
5限制，橋塔的高度一般不宜過(guò)高。在已經(jīng)施工完畢的節(jié)段下方設(shè)立頂升裝置14，將頂升裝置安放在鋼構(gòu)上，將橋塔頂升一個(gè)節(jié)段高度，一個(gè)節(jié)段高度一般為l_2m，具體應(yīng)根據(jù)千斤頂?shù)男谐潭?。在一個(gè)節(jié)段頂升完畢后在鋼構(gòu)2底部設(shè)立塔底支撐13，放松頂升裝置，將鋼構(gòu)2 進(jìn)行底部接長(zhǎng)，接長(zhǎng)方式為焊接。之后在接長(zhǎng)部位設(shè)立箱型截面內(nèi)膜10和外模11，進(jìn)行節(jié)段施工。節(jié)段施工完畢后，將頂升裝置14安放至新節(jié)段底部，放松塔底支撐13，為下一個(gè)節(jié)段的頂升施工做準(zhǔn)備，如此循環(huán)，直至橋塔施工完畢。
本發(fā)明為大跨度橋梁或異型橋塔橋梁提供了一種新的橋塔結(jié)構(gòu)形式，拓展了組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于包括鋼構(gòu)、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設(shè)置自下而上貫通的鋼構(gòu)，在鋼構(gòu)、混凝土橋塔之間設(shè)置有連接件。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼構(gòu)完全容納于混凝土塔柱中；優(yōu)選的混凝土橋塔的截面為中空箱型。
3.如權(quán)利要求1所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼構(gòu)包括若干豎向弦桿、橫向連系桿和斜向連系桿，各豎向弦桿彼此平行間隔位于豎直平面內(nèi)，相鄰豎向弦桿之間通過(guò)若干橫向連系桿固定連接，各橫向連系桿平行于地面、垂直于豎向弦桿；在相鄰橫向連系桿及相鄰豎向弦桿所圍成的矩形框架的對(duì)角線方向上設(shè)置一斜向連系桿，該斜向連系桿的兩端固定連接在相鄰豎向弦桿上。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述豎向弦桿與橫向連系桿及斜向連系桿間通過(guò)固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)形成通長(zhǎng)格構(gòu)式鋼構(gòu)，優(yōu)選的固定聯(lián)接結(jié)構(gòu)是焊接。
5.如權(quán)利要求3所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述豎向弦桿采用H 型鋼、圓鋼管或角鋼；所述橫向連系桿及斜向連系桿采用角鋼或條形鋼。
6.如權(quán)利要求1所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的橫向截面分隔設(shè)置的箍筋，優(yōu)選的，各箍筋之間均勻分隔設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于在鋼構(gòu)與混凝土外邊緣設(shè)置有第一道箍筋，穿越鋼構(gòu)豎向弦桿腹板設(shè)置有第二道箍筋，在鋼構(gòu)與混凝土內(nèi)邊緣間設(shè)置有第三道箍筋；優(yōu)選的，箍筋間距與鋼構(gòu)豎向弦桿連接件間距相同，箍筋在轉(zhuǎn)角處圓弧光滑過(guò)渡。
8.如權(quán)利要求6所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的縱向、在環(huán)繞橋塔結(jié)構(gòu)的橫截面的周長(zhǎng)上分隔設(shè)置的縱筋，優(yōu)選的，各縱筋之間均勻分隔設(shè)置。
9.如權(quán)利要求3所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的豎向弦桿上設(shè)置連接件使鋼構(gòu)與鋼筋混凝土塔柱間協(xié)同工作。
10.如權(quán)利要求1或9所述的鋼構(gòu)-混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的連接件采用焊釘連接件、焊接開孔板連接件、豎向弦桿開孔連接件或型鋼外包裹螺旋筋連接件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼構(gòu)—混凝土組合橋塔結(jié)構(gòu)，包括鋼構(gòu)、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設(shè)置自下而上貫通的鋼構(gòu)，在鋼構(gòu)、混凝土橋塔之間設(shè)置有連接件。所述鋼構(gòu)完全容納于混凝土塔柱中；優(yōu)選的混凝土橋塔的截面為中空箱型。所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的橫向截面分隔設(shè)置的箍筋。所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還有沿著橋塔結(jié)構(gòu)的縱向、在環(huán)繞橋塔結(jié)構(gòu)的橫截面的周長(zhǎng)上分隔設(shè)置的縱筋。采用本發(fā)明可以減少橋塔施工時(shí)臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的用量，增大模板的周轉(zhuǎn)量，達(dá)到加快施工進(jìn)度，提供施工便利，節(jié)省施工費(fèi)用。
文檔編號(hào)E01D19/14GK102505633SQ201110350628
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者劉玉擎, 吳杰良, 汪蕊蕊 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)