CN111074775B - 一种装配式悬索桥塔 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种装配式悬索桥塔，包括桥塔基础、钢横梁、及一个或多个预制筒体节段，桥塔基础与预制筒体节段借助于设置在桥塔基础上的底锚螺栓固定连接，相邻的连个预制筒体节段之间通过加强环和螺栓固定连接，也就是说预制钢管混凝土柱与钢板混凝土组合筒体节段上下层间设置加强环，加强环用螺栓固定上下钢管混凝土与钢板混凝土组合筒体节段，对预制筒体节段组装并用钢横梁连接即可构成桥塔。本发明可以充分利用钢材的抗拉、抗弯性能好的特点，混凝土的抗压性能好，钢构件约束混凝土侧移，使得混凝土处于三向受压状态；所用构件均可以在工厂进行预制，运输到施工现场进行组装即可，施工现场作业强度低，物料堆放场地少，利于保护施工现场环境。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程领域，具体的说是涉及一种装配式悬索桥塔及其施工方法。
背景技术
目前，我国大部分桥梁的桥梁都是由钢筋混凝土桥台、现浇混凝土桥墩、现浇混凝土桥面板及预制混凝土梁组成，而现浇混凝土有自重大，施工需要消耗大量时间，耗能严重，运输和施工过程麻烦等缺点，而钢管混凝土作为桥梁的承压构件，在施工时空钢管不仅具有模板和钢筋的功能，还具有加工成型后空钢管骨架刚度大、承载力高、重量轻和便于运输等优点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种装配式悬索桥塔及其施工方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种装配式悬索桥塔，包括桥塔基础、钢横梁、及一个或多个预制筒体节段，桥塔基础与预制筒体节段借助于设置在桥塔基础上的底锚螺栓固定连接，相邻的连个预制筒体节段之间通过加强环和螺栓固定连接，也就是说预制钢管混凝土柱与钢板混凝土组合筒体节段上下层间设置加强环，加强环用螺栓固定上下钢管混凝土与钢板混凝土组合筒体节段，对预制筒体节段组装并用钢横梁连接即可构成桥塔。
本发明的进一步改进在于：预制筒体节段包括钢管混凝土柱、钢梁、中间浇筑混凝土的双壁钢板和多个抗剪连接件，抗剪连接件均固定在双壁钢板的内壁，基础垫钢板设于钢管混凝土柱底部，基础垫钢板的面积大于钢管混凝土柱的横截面面积，并在钢管混凝土柱主体投影面积之外的基础垫钢板上对应底锚螺栓设置连接孔。
本发明的进一步改进在于：抗剪连接件均为栓钉，栓钉的钉尖焊接于双壁钢板上，栓钉交错布置。
本发明的进一步改进在于：抗剪连接件均为加劲肋，加劲肋平行于双壁钢板方向焊接，加劲肋交错布置。
本发明的进一步改进在于：钢梁均为蜂窝钢梁，蜂窝钢梁腹板处设有多个等间距孔，蜂窝钢梁上下错位搭接均用高强螺栓固定。
本发明的进一步改进在于：钢梁与加强环之间设置带孔条形钢板，带孔条形钢板用螺栓连接加强环与钢梁。
本发明的进一步改进在于：钢梁为蜂窝梁，蜂窝梁的孔形可为圆形、方形或椭圆形，蜂窝梁上下为错位搭接，蜂窝梁边缘带孔腹板伸入钢管混凝土加强环中，与加强环中带孔条形钢板用螺栓固定，带孔条形钢板为反方向错位布置。
本发明的进一步改进在于：上方预制筒体节段横截面比下方预制筒体节段小时，则上方预制筒体节段的钢管混凝土柱插入下方预制筒体节段的钢管混凝土柱中，并浇灌混凝土填平。
本发明的进一步改进在于：钢横梁连接桥塔两侧的筒体节段，为箱型梁、蜂窝梁或桁架等。
本发明的进一步改进在于：预制钢管混凝土柱的横截面为方形、圆形或椭圆，加强环为方形或圆形，上下预制筒体节段拼装时用高强螺栓固定。
本发明的有益效果是：（1）本发明可充分发挥材料性能，由于设计中考虑了钢管和混凝土、钢板和混凝土共同工作，本发明可以充分利用钢材的抗拉、抗弯性能好的特点，而混凝土的抗压性能好，钢构件约束混凝土侧移，使得混凝土处于三向受压状态；此设计充分发挥了二者结合的优点；（2）本发明减小结构自重，钢管混凝土柱与钢板混凝土组合的筒体结构相对于钢筋混凝土结构可以减少结构的自重，并且承载力提高；（3）本发明施工方便，节约施工时间，所用构件均可以在工厂进行预制，运输到施工现场进行组装即可。施工现场作业强度低，施工工期短，噪音低、物料堆放场地少，利于保护施工现场环境。
附图说明
图1 是本发明桥塔的结构示意图。
图2是本发明桥塔的横截面示意图。
图3是本发明主塔的结构示意图。
图4是本发明主塔的筒体截面示意图。
图5是本发明抗剪连接件为栓钉9时的双壁钢板示意图。
图6是本发明筒体中上下钢梁连接示意图。
图7是本发明筒体中上下加强环连接示意图。
图8是本发明高强螺栓示意图。
图9是本发明上下筒体连接示意图。
图10是本发明桥塔上下连接方式示意图。
图11是本发明抗剪连接件为加劲肋11时的双壁钢板示意图。
其中：1-桥塔基础；2-预制筒体节段；3-钢横梁；4-基础垫钢板；5-底锚螺栓；6-钢管混凝土柱；7-双壁钢板；8-加强环； 9-钢梁；10-栓钉；11-加劲肋；12-带孔条形钢板；13-高强螺栓；14-螺栓孔；15-底钢板。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
如图1-11所示，本发明是一种装配式悬索桥塔，包括由下至上桥塔基础1、钢横梁3、及一个或多个预制钢管混凝土柱与钢板混凝土组合预制筒体节段2，所述桥塔基础1与所述预制筒体节段2借助于设置在所述桥塔基础1上的底锚螺栓5固定连接，相邻的两个所述预制筒体节段2之间通过加强环8和螺栓固定连接，也就是说所述预制钢管混凝土柱与钢板混凝土组合筒体节段上下层间设置加强环，所述加强环用螺栓固定上下所述钢管混凝土与钢板混凝土组合筒体节段对所述预制筒体节段2组装并用钢横梁3连接即可构成桥塔，所述预制筒体节段2包括钢管混凝土柱6、钢梁9、中间浇筑混凝土的双壁钢板7和多个抗剪连接件，所述抗剪连接件均固定在所述双壁钢板7的内壁，基础垫钢板4设于所述钢管混凝土柱6底部，所述基础垫钢板4的面积大于所述钢管混凝土柱6的横截面面积，并在所述钢管混凝土柱6主体投影面积之外的基础垫钢板4上对应所述底锚螺栓5设置连接孔，如图5和图11所示，所述抗剪连接件均为栓钉10，所述栓钉10的钉尖焊接于所述双壁钢板7上，所述栓钉10交错布置或者所述抗剪连接件均为加劲肋11，所述加劲肋11平行于所述双壁钢板7方向焊接，所述加劲肋11交错布置，如图6-9所示，所述钢梁9均为蜂窝钢梁，蜂窝钢梁腹板处设有多个等间距孔，所述蜂窝钢梁上下错位搭接均用高强螺栓13固定，所述钢梁9与所述加强环8之间设置带孔条形钢板12，所述带孔条形钢板12用螺栓连接所述加强环8与所述钢梁9，所述钢梁9为蜂窝梁，蜂窝梁的孔形可为圆形、方形或椭圆形，蜂窝梁上下为错位搭接，蜂窝梁边缘带孔腹板伸入钢管混凝土加强环8中，与加强环8中带孔条形钢板12用螺栓固定，所述带孔条形钢板12为反方向错位布置，上方所述预制筒体节段2横截面比下方所述预制筒体节段2小时，则上方所述预制筒体节段2的钢管混凝土柱插入下方所述预制筒体节段2的钢管混凝土柱中，并浇灌混凝土填平，所述钢横梁3连接桥塔两侧的筒体节段，为箱型梁、蜂窝梁或桁架等，所述预制钢管混凝土柱6的横截面为方形、圆形或椭圆，加强环8为方形或圆形，上下所述预制筒体节段2拼装时用高强螺栓固定。
本实施例中装配式悬索桥塔的各组件的制作方法，如图1所示，包括如下步骤：
（1）制作钢管混凝土柱与钢板混凝土组合筒体底端节段：按照设计要求制作钢管6，并将钢管6焊接在基础垫钢板4上；将加强环8焊接至柱上下端，与钢梁9通过高强螺栓13连接；将双壁钢板7与钢管6与钢梁9焊接，内焊抗剪连接件为栓钉10或者加劲肋11，内灌混凝土，成为筒体节段；
（2）制作钢管混凝土与钢板混凝土组合筒体的中间节段：按照设计要求制作钢管6，将加强环8焊接至柱上下端，与钢梁9通过高强螺栓13连接；将双壁钢板7与钢管6与钢梁9焊接，内焊抗剪连接件，交错布置，内灌混凝土，成为筒体节段；
（3）在制作基础桥塔基础1上，预埋底锚螺栓5；
（4）将预制筒体节段2通过预埋底锚螺栓5固定在桥塔基础1上；
（5）连接上下预制筒体节段：上下钢管混凝土柱通过加强环8连接，并用高强螺栓13固定；钢梁9为蜂窝梁，腹板位置开孔，上下错位搭接，用高强螺栓13固定；
（6）通过钢管混凝土柱顶端，自上而下注入混凝土；
（7）钢横梁3连接两侧主塔的预制筒体节段2；
（8）连接上下不同截面面积的主塔：上方钢管柱的柱底部焊接底板15，插入下方钢管柱中，浇灌混凝土填平。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种装配式悬索桥塔，包括桥塔基础（1）、钢横梁（3）、及一个或多个预制筒体节段（2），所述桥塔基础（1）与所述预制筒体节段（2）借助于设置在所述桥塔基础（1）上的底锚螺栓（5）固定连接，相邻的上下两个所述预制筒体节段（2）之间通过加强环（8）和螺栓固定连接，对所述预制筒体节段（2）组装并用钢横梁（3）连接即可构成桥塔，所述预制筒体节段（2）包括钢管混凝土柱（6）、钢梁（9）、中间浇筑混凝土的双壁钢板（7）和多个抗剪连接件，所述抗剪连接件均固定在所述双壁钢板（7）的内壁，所述双壁钢板（7）的左右两侧分别钢管混凝土柱（6）的钢管焊接，所述预制筒体节段（2）分为底端节段和中间节段，基础垫钢板（4）设于底端节段的钢管混凝土柱（6）底部，所述加强环（8）焊接在所述底端节段钢管的上端与所述中间节段钢管的上下两端，所述加强环（8）与所述钢梁（9）通过高强螺栓连接，所述双壁钢板（7）与钢管混凝土柱（6）的钢管、所述钢梁（9）焊接，所述钢梁（9）均为蜂窝梁，蜂窝梁腹板处设有多个等间距孔，装配时，蜂窝梁上下错位搭接，均用高强螺栓固定，所述钢梁（9）与所述加强环（8）设置有带孔条形钢板（12），蜂窝梁边缘带孔腹板伸入加强环（8）中，与加强环（8）中带孔条形钢板（12）用螺栓固定，所述带孔条形钢板（12）为反方向错位布置。
2.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：所述抗剪连接件均为栓钉（10），所述栓钉（10）的钉尖焊接于所述双壁钢板（7）上，所述栓钉（10）交错布置。
3.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：所述抗剪连接件均为加劲肋（11），所述加劲肋（11）平行于所述双壁钢板（7）方向焊接，所述加劲肋（11）交错布置。
4.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：上方所述预制筒体节段（2）横截面比下方所述预制筒体节段（2）小时，则上方所述预制筒体节段（2）的钢管混凝土柱插入下方所述预制筒体节段（2）的钢管混凝土柱中，并浇灌混凝土填平。
5.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：所述钢横梁（3）连接桥塔两侧的筒体节段，为箱型梁、蜂窝梁或桁架的一种。
6.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：所述钢管混凝土柱（6）的横截面为方形、圆形或椭圆，加强环（8）为方形或圆形，上下所述预制筒体节段（2）拼装时用高强螺栓固定。
7.根据权利要求1所述一种装配式悬索桥塔，其特征在于：所述基础垫钢板（4）的面积大于所述钢管混凝土柱（6）的横截面面积，并在所述钢管混凝土柱（6）主体投影面积之外的基础垫钢板（4）上对应所述底锚螺栓（5）设置连接孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Wenyan Inventor after: Huang Bin Inventor after: Guo Dieqing Inventor after: Sun Chen Inventor after: Zhang Wenfu Inventor before: Zhang Wenfu Inventor before: Huang Bin Inventor before: Guo Dieqing Inventor before: Sun Chen Inventor before: Zhao Wenyan |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |