钢-钢管约束混凝土组合索塔的制作方法

[0001]
本发明涉及桥梁设计技术领域，尤其涉及一种钢-钢管约束混凝土组合索塔。


背景技术：

[0002]
目前，国内常用的悬索桥索塔结构形式有混凝土索塔、钢索塔、钢管混凝土索塔。当悬索桥跨径较大时，索塔需要承受巨大的轴力与弯矩。混凝土索塔截面尺寸硕大，施工周期长，抗震性能差，病害多，过大的截面尺寸加大了索塔刚度，恶性增大基础规模。钢索塔可以实现装配化施工，工期短，但索塔整体刚度较小，抗风性能差，钢板壁厚一般较厚，现场连接难度大，且造价昂贵。钢管混凝土索塔具有约束混凝土功能，能够提高抗压承载力，但受钢管直径限制一般在小跨径桥梁中采用，当跨径达到一定程度以后，其钢管混凝土直径将急剧增大，钢管混凝土的约束效果显著降低甚至可忽略，其在超大跨径悬索桥使用上难以满足抗风性的要求。
[0003]
随着国家经济的高速发展，陆岛交通的瓶颈问题日益显现。桥梁建设正从跨越江河和内海向跨越外海、海峡发展，超大跨径悬索桥也是交通发展的亟需构造。如何设计结构合理、性能优异的超高索塔，使之能够满足超大跨径悬索桥的性能需求、并实现装配化施工、同时降低生产成本成为业界亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种钢-钢管约束混凝土组合索塔。
[0005]
根据本发明的一个实施例，钢-钢管约束混凝土组合索塔包括：箱体和钢管约束混凝土柱体，其中，所述钢管约束混凝土柱体设置在所述箱体内，并且所述钢管约束混凝土柱体通过第一腹板与所述箱体的内壁固定连接。
[0006]
根据本发明的一个实施例，所述箱体中设置有多个所述钢管约束混凝土柱体，其中，相邻两个所述钢管约束混凝土柱体之间通过第二腹板固定连接。
[0007]
根据本发明的一个实施例，所述箱体中设置有四个所述钢管约束混凝土柱体。
[0008]
根据本发明的一个实施例，还包括第一加劲板，所述第一加劲板均匀分布在所述箱体的内壁上。
[0009]
根据本发明的一个实施例，还包括第二加劲板，所述第二加劲板布置在所述第一腹板和所述第二腹板上，并与所述第一腹板和所述第二腹板呈角度设置。
[0010]
根据本发明的一个实施例，所述第一加劲板垂直于所述箱体的内壁设置，设置在所述第一腹板上的所述第二加劲板垂直于所述第一腹板，设置在所述第二腹板上的所述第二加劲板垂直于所述第二腹板。
[0011]
根据本发明的一个实施例，所述箱体由多块钢板拼接焊接形成。
[0012]
根据本发明的一个实施例，还包括横隔板，所述横隔板固定连接在所述箱体的壁板上。
[0013]
根据本发明的一个实施例，还包括检修人孔和电梯井。
[0014]
本发明实施例提供的钢-钢管约束混凝土组合索塔，充分利用了钢管混凝土的钢管对混凝土的约束效果，显著提高了索塔的抗压承载力，同时外置箱体主要承受弯曲载荷，并能极大地改善了超高索塔的抗风性能，本发明实施例结合了超大跨径悬索桥超高索塔的受力特点，充分发挥了钢管约束混凝土柱体与箱体的材料特点，力学性能得以充分发挥，索塔受力情况有了较大程度改善，应用在超大跨径悬索桥中具有明显优势。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]
图1为本发明实施例提供的钢-钢管约束混凝土组合索塔的结构示意图。
[0017]
附图标记说明：
[0018]
1-钢箱；2-第一腹板；3-钢管约束混凝土柱体；4-第二腹板；5-第一加劲板；6-第二加劲板；7-横隔板；8-检修人孔；9-电梯井。
具体实施方式
[0019]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
[0022]
现参照图1，对本发明提供的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
[0023]
图1为本发明实施例提供的钢-钢管约束混凝土组合索塔的结构示意图。如图1所示，在本发明的一个实施例中，钢-钢管约束混凝土组合索塔包括：箱体1和钢管约束混凝土柱体3。其中，钢管约束混凝土柱体3设置在箱体1内，并且钢管约束混凝土柱体3通过第一腹板2与箱体1的内壁固定连接。
[0024]
具体地，箱体1可为由多块钢板拼接焊接形成的整体，并且箱体1还焊接有底板。进一步地，钢管约束混凝土柱体3设置在箱体1内，以受压为主，同时利用钢管约束性能及低收缩特点提高钢管约束混凝土柱体3的承载力。钢管约束混凝土柱体3内部在索塔高度处受力复杂区域如塔顶、塔底、横梁处采用剪力钉、剪力键或者其他可靠的连接传力构造，保证传
力通畅，其余部位可根据受力不设连接构造。钢管约束混凝土柱体3通过第一腹板2与箱体1的内壁固定连接，形成传力途径。同时可通过调整钢管约束混凝土柱体3的间距大小，得到不同刚度的的索塔截面，以满足不同跨径结构受力需求。进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，腹板2可为一定厚度的钢板。
[0025]
箱体1位于钢管约束混凝土柱体3的外侧，由于钢管约束混凝土柱体3的截面积较大承担了较大部分轴向荷载，箱体1以承受横向弯曲荷载为主，同时可以利用箱体1的外形改善超高索塔气动外形，保证抗风稳定性要求。
[0026]
本发明实施例提供的钢-钢管约束混凝土组合索塔，充分利用了钢管混凝土的钢管对混凝土的约束效果，显著提高了索塔的抗压承载力，同时外置箱体主要承受弯曲载荷，并能极大地改善了超高索塔的抗风性能，本发明实施例结合了超大跨径悬索桥超高索塔的受力特点，充分发挥了钢管约束混凝土柱体与箱体的材料特点，力学性能得以充分发挥，索塔受力情况有了较大程度改善，应用在超大跨径悬索桥中具有明显优势。
[0027]
在本发明的一个实施例中，箱体1中设置有多个钢管约束混凝土柱体3，其中，相邻两个钢管约束混凝土柱体3之间通过第二腹板4固定连接。具体地，根据桥梁的跨径，钢管约束混凝土柱体3的数量可具体设定。在本发明的一个实施例中，由于桥梁跨径超大，超越了现有桥梁的跨径，因此，所采用的钢管约束混凝土柱体3的数量为4个。进一步地，相邻两个钢管约束混凝土柱体3之间均通过第二腹板4固定连接。每个钢管约束混凝土柱体3之间的间距可按需调整，以保证索塔的刚度要求。在本发明的一个实施例中，箱体1中设置有四个钢管约束混凝土柱体3，其中，相邻钢管约束混凝土柱体3之间等间距设置且四个钢管约束混凝土柱体3共同围成正方形截面形状，以提高索塔的抗压承载力。进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，第二腹板4为一定厚度的钢板。
[0028]
本发明实施例提供的钢-钢管约束混凝土组合索塔，采用稳定的4根钢管约束混凝土柱体3与箱体1组合的断面型式，能够根据需要确定适宜刚度值，所呈现出新的截面工作性能十分优异，以钢管约束混凝土承压，极大程度地降低了外置箱体1的壁板厚度，减小了制造和连接的难度。
[0029]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，钢-钢管约束混凝土组合索塔还包括第一加劲板5。具体地，第一加劲板5均匀分布在箱体1的内壁上，其主要作用是提高箱体1的壁板的稳定性。进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，第一加劲板5为一定厚度的钢板。
[0030]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，钢-钢管约束混凝土组合索塔还包括第二加劲板6，第二加劲板6布置在第一腹板2和第二腹板4上，并与第一腹板2和第二腹板4呈角度设置。
[0031]
具体地，为保证第一腹板2和第二腹板4的稳定性，在第一腹板2和第二腹板4上焊接有第二加劲板6。进一步地，第一加劲板5垂直于箱体1的内壁设置，设置在第一腹板2上的第二加劲板6垂直于第一腹板2，设置在第二腹板4上的第二加劲板6垂直于第二腹板4。进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，第二加劲板6为一定厚度的钢板。
[0032]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，钢-钢管约束混凝土组合索塔还包括横隔板7，横隔板7固定连接在箱体1的壁板上，横隔板7的间距可根据结构稳定受力确定。
[0033]
如图1所示，在本发明的一个实施例中，钢-钢管约束混凝土组合索塔还包括检修人孔8和电梯井9。
[0034]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。