專利名稱：一種鋼構—混凝土組合橋塔結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于橋梁工程技術領域，具體涉及斜拉橋或懸索橋及類似橋梁的主塔結構。
背景技術：
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構的關鍵受力結構。 隨著橋梁的跨徑日益增大，索力隨之增大，索塔也相應增高，橋塔的受力趨于復雜，這就要求橋塔有更加合理的構造形式。橋塔結構按材料分主要有混凝土橋塔、鋼橋塔、混合結構橋塔三種?；炷翗蛩灾剌^大，施工期間還需架設臨時鋼結構支撐；鋼橋塔加工拼裝方便，同時加快施工進度，但造價較高；混合結構橋塔，需要將鋼塔柱與混凝土塔柱進行連接，其結合部通常位于橋塔的中下部，受力和構造均比較復雜，增大了設計與施工的難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新型的鋼構與混凝土組合橋塔的結構形式，通過適當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用量，并加以合理布置，從而更好地發(fā)揮鋼構與混凝土的組合作用，提高橋塔的承載性能和施工便利性。為達到上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種鋼構-混凝土組合橋塔結構，包括鋼構、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設置自下而上貫通的鋼構，在鋼構、混凝土橋塔之間設置有連接件。進一步，所述鋼構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角線方向上設置一斜向連系桿，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固定聯(lián)接結構形成通長格構式鋼構，優(yōu)選的固定聯(lián)接結構是焊接。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)有沿著橋塔結構的橫向截面分隔設置的箍筋，優(yōu)選的，各箍筋之間均勻分隔設置。在鋼構與混凝土外邊緣設置有第一道(外側防裂)箍筋，穿越鋼構豎向弦桿腹板設置有第二道(連接件)箍筋，在鋼構與混凝土內(nèi)邊緣間設置有第三道(內(nèi)側防裂)箍筋； 優(yōu)選的，箍筋間距與鋼構豎向弦桿連接件間距相同，箍筋在轉角處圓弧光滑過渡。
所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還設置有沿著橋塔結構的縱向、在環(huán)繞橋塔結構的橫截面的周長上分隔設置的縱筋，優(yōu)選的，各縱筋之間均勻分隔設置。
所述的豎向弦桿上設置連接件使鋼構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方案，本發(fā)明具有以下有益效果
①鋼構-混凝土組合橋塔結構在成橋狀態(tài)下，混凝土塔主要承擔橋塔內(nèi)豎向分力，鋼構協(xié)助混凝土承擔截面內(nèi)彎矩，混凝土包裹在鋼構外側能夠增大鋼構結構的穩(wěn)定性。
②鋼構與混凝土間設置的連接件，能確保兩者間能夠傳遞剪力，保證協(xié)同工作。
③鋼構在混凝土塔柱內(nèi)布置時，承擔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，并保證鋼構與混凝土之間的共同作用。
④鋼構-混凝土組合橋塔，原本作為施工臨時勁性骨架的部分可以通過合理構造加以利用，無需拆除，減少了施工工序，簡化了設計過程。當橋塔高度較小時，在橋塔底部進行頂升的方法使得施工方法靈活多變，無需進行高空作業(yè)，降低了施工風險。
圖1為本發(fā)明橋塔結構的總體構造圖。
圖2為圖1所示構造的部分鋼構的構造示意圖。
圖3為在圖1所示構造上增加縱向受力鋼筋及箍筋后的示意圖。
圖4為圖3所示橋塔結構1/4橫截面圖。
圖5為本發(fā)明橋塔逐段拼接構造形成示意圖。
圖6為本發(fā)明橋塔逐段頂推構造形成示意圖。
圖中1 -鋼筋混凝土塔柱、2-鋼構、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、13-塔底支撐、14-頂升裝置具體實施方式
一種鋼構-混凝土組合橋塔結構，包括鋼構、鋼筋混凝土塔柱及兩者間的連接件。
所述鋼構參照施工臨時勁性骨架改造，可用作施工臨時構造，亦可參與成橋結構受力。鋼構包括豎向弦桿和連系桿，豎向弦桿沿橋塔通長布置，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焊接形成通長格構式鋼構。
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與鋼筋混凝土塔柱間協(xié)同工作，連接件宜布置在鋼構豎向弦桿上，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。
以下結合附圖所示實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1所示，鋼構_混凝土組合橋塔結構，主體結構主要包括鋼筋混凝土塔柱1及其內(nèi)設置的鋼構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， 再結合型鋼組成的配合鋼構的輔助，此種橋塔的抗彎能力會較普通鋼筋混凝土塔柱好。為防止鋼構銹蝕，鋼構2完全容納于混凝土塔柱中，且鋼構與混凝土邊緣離開一定距離，此距離大小應至少能夠容納1-2排鋼筋的位置，以便布置外側箍筋，但此距離也不宜過大，以充分提高鋼構本身的慣性矩。如圖2所示，鋼構-混凝土組合橋塔結構鋼構部分構造圖，為了表示清楚鋼構的具體形成方式和最終結構布置，僅取了鋼構2中具有代表型的一個基本單元，其余部分可以按此類推進行擴展。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)，為鋼構的主要受力構件，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相鄰橫向連系桿間并焊接在兩個相鄰豎向弦桿上，形成一個基本鋼構單元，鋼構的其余部分均可通過此形式進行擴展而成。鋼構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。 鋼構上設置開孔，可穿過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、構件開孔、螺旋鋼筋等，此不贅述。如圖3-4所示，進一步，鋼構-混凝土組合橋塔結構的內(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，沿著橋塔結構的縱向、在環(huán)繞橋塔結構的橫截面的周長上均勻分隔布置。橫向閉合箍筋的直徑一般取Φ8-Φ 12，鋼構與混凝土外邊緣布置一道箍筋41，穿越鋼構H型鋼豎向弦桿腹板開孔51也布置相應的箍筋42，此箍筋同時作為連接件的一部分，在鋼構與混凝土內(nèi)邊緣間的也設置1道箍筋43。箍筋間距與鋼構豎向弦桿連接件間距基本相同，約為100_250mm—道。箍筋在轉角處應圓弧光滑過渡。為架設此鋼構_混凝土組合橋塔，根據(jù)構造提出相應的施工方法。如圖4所示，命名該構造形成方法可稱為逐段拼接法。此實施例包括的施工附屬設施有內(nèi)膜10，外模11，施工平臺12。此實施例為傳統(tǒng)的鋼筋混凝土塔柱施工方法改進而來，通過移動部分鋼構的位置從塔柱外側至箱型塔柱混凝土內(nèi)部，利用了施工臨時支撐。
具體實施方式
為在已經(jīng)施工完畢的橋塔上先行接高鋼構2，接高方法為焊接，利用鋼構2為受力支撐先提升施工平臺12再用螺栓固定，在施工平臺12上設立下一階段箱型截面內(nèi)模10和外模11，進行節(jié)段施工。如此循環(huán)，直至組合橋塔施工完畢。如圖5所示，命名該構造形成方法稱為逐段頂升法。此實施例包括的施工附屬設施有內(nèi)膜10，外模11，施工平臺12，塔底支撐13，頂升裝置14。此實施例是一種針對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高。在已經(jīng)施工完畢的節(jié)段下方設立頂升裝置14，將頂升裝置安放在鋼構上，將橋塔頂升一個節(jié)段高度，一個節(jié)段高度一般為l_2m，具體應根據(jù)千斤頂?shù)男谐潭?。在一個節(jié)段頂升完畢后在鋼構2底部設立塔底支撐13，放松頂升裝置，將鋼構2 進行底部接長，接長方式為焊接。之后在接長部位設立箱型截面內(nèi)膜10和外模11，進行節(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，為下一個節(jié)段的頂升施工做準備，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構形式，拓展了組合結構的應用范圍。
上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于包括鋼構、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設置自下而上貫通的鋼構，在鋼構、混凝土橋塔之間設置有連接件。
2.如權利要求1所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于所述鋼構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.如權利要求1所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于所述鋼構包括若干豎向弦桿、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角線方向上設置一斜向連系桿，該斜向連系桿的兩端固定連接在相鄰豎向弦桿上。
4.如權利要求3所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，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固定聯(lián)接結構形成通長格構式鋼構，優(yōu)選的固定聯(lián)接結構是焊接。
5.如權利要求3所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，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.如權利要求1所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)有沿著橋塔結構的橫向截面分隔設置的箍筋，優(yōu)選的，各箍筋之間均勻分隔設置。
7.如權利要求6所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于在鋼構與混凝土外邊緣設置有第一道箍筋，穿越鋼構豎向弦桿腹板設置有第二道箍筋，在鋼構與混凝土內(nèi)邊緣間設置有第三道箍筋；優(yōu)選的，箍筋間距與鋼構豎向弦桿連接件間距相同，箍筋在轉角處圓弧光滑過渡。
8.如權利要求6所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還有沿著橋塔結構的縱向、在環(huán)繞橋塔結構的橫截面的周長上分隔設置的縱筋，優(yōu)選的，各縱筋之間均勻分隔設置。
9.如權利要求3所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，其特征在于所述的豎向弦桿上設置連接件使鋼構與鋼筋混凝土塔柱間協(xié)同工作。
10.如權利要求1或9所述的鋼構-混凝土組合橋塔結構，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—混凝土組合橋塔結構，包括鋼構、混凝土橋塔，在混凝土橋塔內(nèi)部設置自下而上貫通的鋼構，在鋼構、混凝土橋塔之間設置有連接件。所述鋼構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)有沿著橋塔結構的橫向截面分隔設置的箍筋。所述鋼筋混凝土塔柱內(nèi)還有沿著橋塔結構的縱向、在環(huán)繞橋塔結構的橫截面的周長上分隔設置的縱筋。采用本發(fā)明可以減少橋塔施工時臨時鋼結構的用量，增大模板的周轉量，達到加快施工進度，提供施工便利，節(jié)省施工費用。
文檔編號E01D19/14GK102505633SQ201110350628
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者劉玉擎, 吳杰良, 汪蕊蕊 申請人:同濟大學