专利名称：一种钢构—混凝土组合桥塔结构的制作方法
技术领域：
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及斜拉桥或悬索桥及类似桥梁的主塔结构。
背景技术：
桥塔是桥梁将缆索或斜拉索的巨大索力顺畅地传递到下部结构的关键受力结构。 随着桥梁的跨径日益增大，索力随之增大，索塔也相应增高，桥塔的受力趋于复杂，这就要求桥塔有更加合理的构造形式。桥塔结构按材料分主要有混凝土桥塔、钢桥塔、混合结构桥塔三种。混凝土桥塔自重较大，施工期间还需架设临时钢结构支撑；钢桥塔加工拼装方便，同时加快施工进度，但造价较高；混合结构桥塔，需要将钢塔柱与混凝土塔柱进行连接，其结合部通常位于桥塔的中下部，受力和构造均比较复杂，增大了设计与施工的难度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型的钢构与混凝土组合桥塔的结构形式，通过适当增加混凝土桥塔截面内用以支撑模板和固定钢筋的钢构用量，并加以合理布置，从而更好地发挥钢构与混凝土的组合作用，提高桥塔的承载性能和施工便利性。为达到上述目的，本发明的解决方案是一种钢构-混凝土组合桥塔结构，包括钢构、混凝土桥塔，在混凝土桥塔内部设置自下而上贯通的钢构，在钢构、混凝土桥塔之间设置有连接件。进一步，所述钢构完全容纳于混凝土塔柱中；优选的混凝土桥塔的截面为中空箱型。所述钢构包括若干竖向弦杆、横向连系杆和斜向连系杆，各竖向弦杆彼此平行间隔位于竖直平面内，相邻竖向弦杆之间通过若干横向连系杆固定连接，各横向连系杆平行于地面、垂直于竖向弦杆；在相邻横向连系杆及相邻竖向弦杆所围成的矩形框架的对角线方向上设置一斜向连系杆，该斜向连系杆的两端固定连接在相邻竖向弦杆上。所述竖向弦杆与横向连系杆及斜向连系杆间通过固定联接结构形成通长格构式钢构，优选的固定联接结构是焊接。所述竖向弦杆采用H型钢、圆钢管或角钢；所述横向连系杆及斜向连系杆采用角钢或条形钢。所述钢筋混凝土塔柱内有沿着桥塔结构的横向截面分隔设置的箍筋，优选的，各箍筋之间均勻分隔设置。在钢构与混凝土外边缘设置有第一道(外侧防裂)箍筋，穿越钢构竖向弦杆腹板设置有第二道(连接件)箍筋，在钢构与混凝土内边缘间设置有第三道(内侧防裂)箍筋； 优选的，箍筋间距与钢构竖向弦杆连接件间距相同，箍筋在转角处圆弧光滑过渡。
所述钢筋混凝土塔柱内还设置有沿着桥塔结构的纵向、在环绕桥塔结构的横截面的周长上分隔设置的纵筋，优选的，各纵筋之间均勻分隔设置。
所述的竖向弦杆上设置连接件使钢构与钢筋混凝土塔柱间协同工作。
所述的连接件采用焊钉连接件、焊接开孔板连接件、竖向弦杆开孔连接件或型钢外包裹螺旋筋连接件。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果
①钢构-混凝土组合桥塔结构在成桥状态下，混凝土塔主要承担桥塔内竖向分力，钢构协助混凝土承担截面内弯矩，混凝土包裹在钢构外侧能够增大钢构结构的稳定性。
②钢构与混凝土间设置的连接件，能确保两者间能够传递剪力，保证协同工作。
③钢构在混凝土塔柱内布置时，承担了大部分的截面抗弯作用，减小钢筋混凝土桥塔截面中的主筋配筋量。截面内仅需配置构造钢筋和连接辅助钢筋，起到防止混凝土开裂，限制混凝土裂缝宽度，并保证钢构与混凝土之间的共同作用。
④钢构-混凝土组合桥塔，原本作为施工临时劲性骨架的部分可以通过合理构造加以利用，无需拆除，减少了施工工序，简化了设计过程。当桥塔高度较小时，在桥塔底部进行顶升的方法使得施工方法灵活多变，无需进行高空作业，降低了施工风险。
图1为本发明桥塔结构的总体构造图。
图2为图1所示构造的部分钢构的构造示意图。
图3为在图1所示构造上增加纵向受力钢筋及箍筋后的示意图。
图4为图3所示桥塔结构1/4横截面图。
图5为本发明桥塔逐段拼接构造形成示意图。
图6为本发明桥塔逐段顶推构造形成示意图。
图中1 -钢筋混凝土塔柱、2-钢构、3-纵向受力钢筋、41、42、43-箍筋、5-竖向中弦杆、51-竖向弦杆腹板开孔、6-竖向边弦杆、7-横向连系杆、8-斜向连系杆(斜撑)、10_内膜、11-外模、12-施工平台、13-塔底支撑、14-顶升装置具体实施方式
一种钢构-混凝土组合桥塔结构，包括钢构、钢筋混凝土塔柱及两者间的连接件。
所述钢构参照施工临时劲性骨架改造，可用作施工临时构造，亦可参与成桥结构受力。钢构包括竖向弦杆和连系杆，竖向弦杆沿桥塔通长布置，可以是H型钢、圆钢管、角钢等；连系杆包括横向连系杆和斜撑，可以是角钢、条形钢等。竖向弦杆与连系杆间通过焊接形成通长格构式钢构。
所述钢筋混凝土塔柱内仍配有纵筋和箍筋，但作受力的纵筋配筋率显著低于同等受力条件下普通混凝土塔柱。
所述的连接件目的在于保证钢构与钢筋混凝土塔柱间协同工作，连接件宜布置在钢构竖向弦杆上，可以是焊钉连接件、焊接开孔板连接件，竖向弦杆开孔连接件，也可采用在型钢外包裹螺旋筋连接件。
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，钢构_混凝土组合桥塔结构，主体结构主要包括钢筋混凝土塔柱1及其内设置的钢构2。其中混凝土塔柱与普通的钢筋混凝土塔柱截面类似，主要以中空箱型截面为主，顺桥向尺寸根据索力产生弯矩而定，一般而言要大于横桥向尺寸，为留足型钢的位置，箱型截面壁厚要稍大于一般钢筋混凝土塔柱。这样的塔柱抗弯能力要比一般的塔柱好， 再结合型钢组成的配合钢构的辅助，此种桥塔的抗弯能力会较普通钢筋混凝土塔柱好。为防止钢构锈蚀，钢构2完全容纳于混凝土塔柱中，且钢构与混凝土边缘离开一定距离，此距离大小应至少能够容纳1-2排钢筋的位置，以便布置外侧箍筋，但此距离也不宜过大，以充分提高钢构本身的惯性矩。如图2所示，钢构-混凝土组合桥塔结构钢构部分构造图，为了表示清楚钢构的具体形成方式和最终结构布置，仅取了钢构2中具有代表型的一个基本单元，其余部分可以按此类推进行扩展。该基本单元由竖向弦杆、横向连系杆和斜向连系杆组成，竖向弦杆位于竖直平面内，为钢构的主要受力构件，横向连系杆平行于地面、垂直于竖向弦杆，两端与竖向弦杆焊接，斜向连系杆位于两个相邻横向连系杆间并焊接在两个相邻竖向弦杆上，形成一个基本钢构单元，钢构的其余部分均可通过此形式进行扩展而成。钢构2中竖向弦杆有两种形式，位于中间的竖向中弦杆5采用H型钢，位于交点处的竖向边弦杆6采用角钢，焊接在竖向弦杆上的横向连系杆7和斜向连系杆8均采用角钢。 钢构上设置开孔，可穿过钢筋再浇筑上混凝土形成开孔板连接件；连接件形式多样，可以为焊钉、焊接开孔板、构件开孔、螺旋钢筋等，此不赘述。如图3-4所示，进一步，钢构-混凝土组合桥塔结构的内外均增加配置钢筋，协助混凝土塔柱受力，包括纵向受力钢筋和箍筋，纵向受力钢筋3的直径一般取Φ22-Φ28，沿着桥塔结构的纵向、在环绕桥塔结构的横截面的周长上均勻分隔布置。横向闭合箍筋的直径一般取Φ8-Φ 12，钢构与混凝土外边缘布置一道箍筋41，穿越钢构H型钢竖向弦杆腹板开孔51也布置相应的箍筋42，此箍筋同时作为连接件的一部分，在钢构与混凝土内边缘间的也设置1道箍筋43。箍筋间距与钢构竖向弦杆连接件间距基本相同，约为100_250mm—道。箍筋在转角处应圆弧光滑过渡。为架设此钢构_混凝土组合桥塔，根据构造提出相应的施工方法。如图4所示，命名该构造形成方法可称为逐段拼接法。此实施例包括的施工附属设施有内膜10，外模11，施工平台12。此实施例为传统的钢筋混凝土塔柱施工方法改进而来，通过移动部分钢构的位置从塔柱外侧至箱型塔柱混凝土内部，利用了施工临时支撑。
具体实施方式
为在已经施工完毕的桥塔上先行接高钢构2，接高方法为焊接，利用钢构2为受力支撑先提升施工平台12再用螺栓固定，在施工平台12上设立下一阶段箱型截面内模10和外模11，进行节段施工。如此循环，直至组合桥塔施工完毕。如图5所示，命名该构造形成方法称为逐段顶升法。此实施例包括的施工附属设施有内膜10，外模11，施工平台12，塔底支撑13，顶升装置14。此实施例是一种针对此种桥梁的新型施工方案，但受顶升装置和塔底支撑装置的
5限制，桥塔的高度一般不宜过高。在已经施工完毕的节段下方设立顶升装置14，将顶升装置安放在钢构上，将桥塔顶升一个节段高度，一个节段高度一般为l_2m，具体应根据千斤顶的行程而定。在一个节段顶升完毕后在钢构2底部设立塔底支撑13，放松顶升装置，将钢构2 进行底部接长，接长方式为焊接。之后在接长部位设立箱型截面内膜10和外模11，进行节段施工。节段施工完毕后，将顶升装置14安放至新节段底部，放松塔底支撑13，为下一个节段的顶升施工做准备，如此循环，直至桥塔施工完毕。
本发明为大跨度桥梁或异型桥塔桥梁提供了一种新的桥塔结构形式，拓展了组合结构的应用范围。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于包括钢构、混凝土桥塔，在混凝土桥塔内部设置自下而上贯通的钢构，在钢构、混凝土桥塔之间设置有连接件。
2.如权利要求1所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述钢构完全容纳于混凝土塔柱中；优选的混凝土桥塔的截面为中空箱型。
3.如权利要求1所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述钢构包括若干竖向弦杆、横向连系杆和斜向连系杆，各竖向弦杆彼此平行间隔位于竖直平面内，相邻竖向弦杆之间通过若干横向连系杆固定连接，各横向连系杆平行于地面、垂直于竖向弦杆；在相邻横向连系杆及相邻竖向弦杆所围成的矩形框架的对角线方向上设置一斜向连系杆，该斜向连系杆的两端固定连接在相邻竖向弦杆上。
4.如权利要求3所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述竖向弦杆与横向连系杆及斜向连系杆间通过固定联接结构形成通长格构式钢构，优选的固定联接结构是焊接。
5.如权利要求3所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述竖向弦杆采用H 型钢、圆钢管或角钢；所述横向连系杆及斜向连系杆采用角钢或条形钢。
6.如权利要求1所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述钢筋混凝土塔柱内有沿着桥塔结构的横向截面分隔设置的箍筋，优选的，各箍筋之间均勻分隔设置。
7.如权利要求6所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于在钢构与混凝土外边缘设置有第一道箍筋，穿越钢构竖向弦杆腹板设置有第二道箍筋，在钢构与混凝土内边缘间设置有第三道箍筋；优选的，箍筋间距与钢构竖向弦杆连接件间距相同，箍筋在转角处圆弧光滑过渡。
8.如权利要求6所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述钢筋混凝土塔柱内还有沿着桥塔结构的纵向、在环绕桥塔结构的横截面的周长上分隔设置的纵筋，优选的，各纵筋之间均勻分隔设置。
9.如权利要求3所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述的竖向弦杆上设置连接件使钢构与钢筋混凝土塔柱间协同工作。
10.如权利要求1或9所述的钢构-混凝土组合桥塔结构，其特征在于所述的连接件采用焊钉连接件、焊接开孔板连接件、竖向弦杆开孔连接件或型钢外包裹螺旋筋连接件。
全文摘要
本发明公开了一种钢构—混凝土组合桥塔结构，包括钢构、混凝土桥塔，在混凝土桥塔内部设置自下而上贯通的钢构，在钢构、混凝土桥塔之间设置有连接件。所述钢构完全容纳于混凝土塔柱中；优选的混凝土桥塔的截面为中空箱型。所述钢筋混凝土塔柱内有沿着桥塔结构的横向截面分隔设置的箍筋。所述钢筋混凝土塔柱内还有沿着桥塔结构的纵向、在环绕桥塔结构的横截面的周长上分隔设置的纵筋。采用本发明可以减少桥塔施工时临时钢结构的用量，增大模板的周转量，达到加快施工进度，提供施工便利，节省施工费用。
文档编号E01D19/14GK102505633SQ201110350628
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者刘玉擎, 吴杰良, 汪蕊蕊 申请人:同济大学