本發(fā)明一種斜拉橋型鋼混凝土索塔及其施工方法，屬于斜拉橋索塔施工。

背景技術：

1、隨著我國交通運輸行業(yè)的發(fā)展，山區(qū)橋梁、跨線橋梁的建設日益增多，并且大部分受山區(qū)復雜地質地形或既有線路的影響，斜拉橋跨度不斷增加，所以對于斜拉橋索塔的結構形式和構造要求有著更為嚴峻的挑戰(zhàn)。

2、斜拉橋索塔作為整個斜拉橋結構中的關鍵組成部分，將主梁的荷載通過其傳遞到基礎上，發(fā)揮其作為主要承重結構的作用。索塔需有足夠的強度和剛度來保證整個體系的穩(wěn)定，抵抗可能出現(xiàn)的風荷載與地震荷載。同時，索塔的造型和尺寸對于整個橋梁的整體美觀和景觀效果有顯著影響。因此，索塔的設計與施工是斜拉橋工程的核心之一，其設計的關鍵在于確保橋梁的穩(wěn)定性，承載能力和安全性。

3、對于某些跨越山區(qū)或跨越既有線路的同時擁有較高抗震設防烈度的地區(qū)，橋梁建設面臨著更多問題。地震發(fā)生時，橋墩是最先受到沖擊的部分，其可能發(fā)生偏移，剪斷支座錨栓，造成橋段斷裂或橋梁坍塌。如果橋梁地基土質松軟，則會加劇破壞程度。對于斜拉橋而言，其索塔和橋墩作為主要的承重構件在極端地震荷載下可能會遭受局部失效和嚴重損傷，發(fā)生典型的彎曲塑性破壞，嚴重危害橋梁結構安全。尤其是大跨度橋梁，在強震作用下將會發(fā)生較大的位移響應，可能導致索塔和橋墩等主要構件或支座和伸縮縫等次要構件的損傷和破壞。有研究顯示，即使在較低地震荷載作用下，大跨度斜拉橋的主梁位移響應已經很大，而在極端地震作用下，位移響應進一步顯著增大。所以高烈度震區(qū)的斜拉橋索塔本身的設計要求應有針對性的提升，應有足夠的抗震性能應對地震荷載作用。傳統(tǒng)的斜拉橋鋼筋混凝土索塔自重較大，為滿足結構要求，需要加強基礎的設計，同時由于其地震響應強烈，地震作用下的風險也會增加。因此，需要針對斜拉橋索塔設置額外的抗震設計和加固措施。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于復雜地質條件和高烈度震區(qū)的斜拉橋型鋼混凝土索塔及其施工方法。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，一種斜拉橋型鋼混凝土索塔，包括主墩及依次設置在主墩上方的下塔柱和上塔柱，所述主墩包括主墩混凝土部分和主墩型鋼加固部分，主墩型鋼加固部分位于主墩混凝土部分內部，主墩型鋼加固部分包括十字型鋼柱、工字鋼梁、內層型鋼和外層型鋼，四根十字型鋼柱位于四角，相鄰的兩根十字型鋼柱之間均設置有兩排豎直設置的型鋼，圍成一個雙層方形環(huán)，位于內層的是內層型鋼，位于外層的是外層型鋼，內層型鋼和外層型鋼之間豎直方向內固定有多層水平工字鋼梁，每層工字鋼梁均包括四根工字鋼，工字鋼的兩端與相應的十字型鋼柱固定；

3、所述下塔柱包括下塔柱混凝土部分和下塔柱型鋼加固部分，下塔柱型鋼加固部分包括向上延伸入下塔柱混凝土部分中的十字型鋼柱、內層型鋼和外層型鋼，內層型鋼和外層型鋼之間豎直方向內固定有多層水平定位鋼筋，每層定位鋼筋均包括四組鋼筋，鋼筋的兩端穿入相應的十字型鋼柱中。

4、進一步地，所述主墩還包括定位鋼板，四塊定位鋼板圍成方形環(huán)，位于十字型鋼柱、內層型鋼、外層型鋼下方，并與十字型鋼柱、內層型鋼、外層型鋼通過預先焊接在定位鋼板上的柱腳螺栓連接。

5、進一步地，所述下塔柱還包括豎向構造鋼筋，豎向構造鋼筋位于下塔柱混凝土部分內部，且位于內層型鋼形成的方形環(huán)內部，所述豎向構造鋼筋為多根豎直設置的鋼筋。

6、進一步地，所述內層型鋼中的所有型鋼內側均密布有栓釘。

7、進一步地，所述內層型鋼和外層型鋼中的所有型鋼均為h型鋼。

8、進一步地，所述工字鋼梁中工字鋼的兩端均設置在牛腿鋼板上，牛腿鋼板固定在十字型鋼柱上。

9、一種斜拉橋型鋼混凝土索塔的施工方法，包括以下步驟：

10、s1，施工主墩承臺，然后將四塊定位鋼板圍成方環(huán)形布置在主墩承臺上，所述定位鋼板上預先焊接了柱腳螺栓；

11、s2，將一根十字型鋼柱吊裝到位，底部與相應的柱腳螺栓精準對位連接，并調整好垂直度，另外三根十字型鋼柱按相同方法依次安裝；

12、s3，吊起一根工字鋼到對應的兩根十字型鋼柱之間，調整好位置后，將工字鋼的兩端與十字型鋼柱焊接連接，其余三根工字鋼按相同方法依次吊裝焊接，形成一層工字鋼梁，然后在每根十字型鋼柱上焊接工字鋼梁的位置，在腹板之間焊接水平加勁肋；

13、s4，在每根十字型鋼柱周圍布置常規(guī)柱豎向鋼筋、柱箍筋以及拉筋；

14、s5，通過吊裝設備，將一層內層型鋼一一吊裝到位，通過柱腳螺栓與定位鋼板連接，并與工字鋼梁焊接連接，再通過吊裝設備，將一層外層型鋼一一吊裝到位，通過柱腳螺栓與定位鋼板連接，并與工字鋼梁焊接連接；

15、s6，將十字型鋼柱、內層型鋼、外層型鋼依次一層一層向上延伸到設計高度，每層內層型鋼和外層型鋼之間均布置一層工字鋼梁；

16、s7，進行常規(guī)加筋布置，支設模板，澆筑高強混凝土，養(yǎng)護拆模，完成主墩的施工；

17、s8，將十字型鋼柱、內層型鋼和外層型鋼繼續(xù)向上延伸，每層內層型鋼和外層型鋼之間均布置一層定位鋼筋，延伸到設計高度后，在內層型鋼形成的方形環(huán)內部，布置豎向構造鋼筋；

18、s9，進行常規(guī)加筋布置，支設模板，澆筑高強混凝土，養(yǎng)護拆模，完成下塔柱的施工；

19、s10，繼續(xù)施工上塔柱及索塔其它結構，完成索塔的整體施工。

20、進一步地，所述s2中，四根十字型鋼柱均吊裝完成，并與定位鋼板連接后，支設模板，向每根十字型鋼柱底部填充高強灌漿料，填充高度為30-60cm。

21、進一步地，所述s3中，起吊工字鋼前，先在十字型鋼柱上相應位置均焊接牛腿鋼板，再將工字鋼吊裝到對應的兩個牛腿鋼板上，工字鋼與牛腿鋼板螺栓連接后，再將工字鋼與十字型鋼柱焊接連接。

22、進一步地，所述s8中十字型鋼柱、內層型鋼和外層型鋼向上延伸時，先吊裝一層十字型鋼柱，再吊裝一層內層型鋼，然后在相鄰兩根十字型鋼柱之間穿入定位鋼筋，再吊裝一層外層型鋼，并將內層型鋼和外層型鋼均與定位鋼筋焊接連接，按相同方法將十字型鋼柱、內層型鋼和外層型鋼依次一層一層向上延伸到設計高度。

23、本發(fā)明中主墩和下塔柱的結構大體分為三個部分，分別是核心混凝土部分、型鋼加固部分和外包混凝土部分。

24、核心混凝土部分采用高強度混凝土，位于結構的中心，其在型鋼套箍作用的加持下，處于三向受壓狀態(tài)，減少了內部微裂縫的發(fā)展，從而提高了整體結構的承載能力以及穩(wěn)定性。

25、型鋼加固部分采用型鋼材料對核心混凝土進行環(huán)向約束布置，對核心混凝土提供橫向約束。型鋼采用雙層布置，由主墩一直向上沿伸至下塔柱部分，提高結構的整體性，主墩內型鋼加固部分底部布置定位鋼板，方便施工時型鋼定位的同時提高了結構底部的穩(wěn)定性。雙層型鋼的內層型鋼利用栓釘嵌固于核心混凝土內，外層型鋼則布置在內層型鋼的外圍，總體內置在外包混凝土內。雙層型鋼的布置能夠使結構擁有更大抗拉能力，提高截面的抗力，同時對核心混凝土也能貢獻足夠的橫向約束作用。

26、外包混凝土部分同樣采用高強度混凝土，將所有內置部分包裹在內，該部分中布置的構造鋼筋，同樣對內部結構有著一定的橫向約束，提高了整個主墩及下塔柱結構的整體性。

27、總的來說，雙層型鋼與高強度混凝土之間相互約束，使各自部分的強度得到了提高，增加了結構和構件的延性，從而改善了由于混凝土本身延性差而帶來的不利于抗震的脆性特性。結構的各個部分中同時配置了各類普通鋼筋，普通鋼筋和雙層型鋼所組合的結構在地震作用下將形成兩道防護，即使在外包混凝土剝落的情況下，雙層型鋼與核心混凝土組成的部分仍然具有強大的抗震性能。

28、由上述分析可知，本發(fā)明中整個索塔的受力性能優(yōu)越，抗震性能也更加強大，適用于復雜地質條件或高烈度設防地區(qū)的斜拉橋索塔施工。

29、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果。

30、本發(fā)明重點對索塔主墩和下塔柱處進行了型鋼混凝土的設計，提高了整個索塔的受力性能，能夠很好的抵抗地震荷載下索塔根部截面處產生的最大面內彎矩，使其具有更高的抗震性能。另外，型鋼混凝土的設計，使得索塔截面相對現(xiàn)有技術可以做的更小，節(jié)省了斜拉橋建造成本的同時減輕了結構自重。