CN102747684A - 一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔 - Google Patents

一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，由混凝土中心塔柱10和对称设置在混凝土中心塔柱两侧的左钢箱20和右钢箱30组成，中心塔柱位于组合截面中央区域，混凝土中心塔柱内设置有电梯井11；钢箱与混凝土中心塔柱之间采用剪力键联接构件连接。本发明将钢结构与混凝土结构在横截面上进行组合。组合截面充分发挥了混凝土结构承压性能好和钢结构抗弯性能好的特点，可适用于各种类型桥塔，尤其适用于对承重及塔顶偏位要求较高的大跨度桥梁的桥塔，具有经济性好，结构受力明确等特点。

Description

一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔
技术领域
本发明涉及本发明涉及桥梁工程，具体涉及用于大跨度桥梁的组合截面桥塔技术领域。
背景技术
目前，大跨度桥梁的桥塔常用类型主要为混凝土桥塔、钢桥塔和上部钢结构桥塔与下部混凝土桥塔的混合桥塔。混凝土桥塔是以混凝土为主要承重及承弯结构，适用于承重要求高、运营阶段塔顶偏位相对较小的桥梁结构。钢桥塔是以钢箱结构为主要承重及承弯构件，适用于各种桥型，对于承重要求较大时，工程造价较高，目前主要用于运营阶段塔顶偏位相对较大的桥梁结构，如在三塔悬索桥的中塔中普遍采用。混合桥塔主要的优势在于当下部需要强壮的截面时和防腐要求较高时，将钢桥塔的下部采用预应力混凝土塔代替，形成混合桥塔。
以上三种类型的桥塔用于多塔悬索桥的中间桥塔时，混凝土塔优势是截面刚度大，但其缺点是混凝土抗拉强度低，因此基本无法实现；采用钢塔时或混合桥塔时，截面刚度小，且用钢材承受压力，经济性差。
发明内容
鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，使之能克服现有技术以上的缺点。
本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，由混凝土中心塔柱和对称设置在混凝土中心塔柱两侧的左钢箱和右钢箱组成，中心塔柱位于组合截面中央区域，混凝土中心塔柱内设置有电梯井；钢箱与混凝土中心塔柱之间采用剪力键联接构件连接。
采用本发明的结构，塔柱中心采用混凝土材料，在塔柱两侧采用钢材组成空箱结构，钢箱与混凝土采用PBL剪力键和(或)剪力钉连接。混凝土结构处于塔柱中心位置，承受较小的弯矩，主要承受压力荷载，可实现完全受压状态。钢箱结构位于塔柱两侧主要承受弯曲荷载，由于混凝土结构截面大，承受了大部分压力荷载，钢箱结构设计时以承受弯曲荷载为主，因此组合钢混桥塔相对于传统钢塔，钢结构用量得到大幅减少。由此混凝土结构受压能力强与钢结构抗弯能力强的特点得到了充分发挥，力学性能和材料成本得到了大幅改善，尤其在大跨度桥梁，诸如多塔悬索桥的中塔中，优势更加明显。
附图说明
图1是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅰ示意图。
图2是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅰ的立体局部剖视图。
图3是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅱ示意图
图4是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅱ的立体局部剖视图。
图5是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅲ示意图
图6是本发明的钢混组合桥塔截面形式Ⅲ的立体局部剖视图。
在图中，10混凝土中心塔柱，20左钢箱，30右钢箱，3.加劲肋，4)钢箱腹板，5.剪力钉，6.PBL剪力键，11.电梯井，8.钢箱内板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
在图1和图2所示的钢混组合桥塔实施例中，左钢箱20和右钢箱30的钢箱结构采用加劲肋3和腹板4进行构造加强以保证钢板局部稳定，钢箱结构与混凝土中心塔柱10的组合，采用剪力钉5和PBL剪力键6的接合的方式进行连接。
在图3和图4所示的钢混组合桥塔实施例中，左钢箱20和右钢箱30组成一整体式钢箱，采用加劲肋3和腹板4进行构造加强。在钢箱中部浇筑混凝土，两者采用剪力钉进行连接，钢箱内板8可采用平面或弧面构造。
在图5和图6所示的钢混组合桥塔实施例中，左钢箱20和右钢箱30组成一整体式钢箱，采用加劲肋3和腹板4进行构造加强。在钢箱中部浇筑混凝土，两者采用剪力钉进行连接，钢箱内板8采用弧面构造。
混凝土中心塔柱10位于组合结构的中部，抗弯刚度相对于钢箱结构很小，根据弯矩荷载按抗弯刚度EI分配原则，混凝土承受很小弯矩荷载，主要承受压力荷载。钢箱结构位于组合截面的两侧，抗弯刚度较大，承受主要弯矩荷载，由于钢结构截面面积相对于混凝土结构非常小，根据压力荷载按轴向刚度EA分配原则，钢箱结构承受很小的压力。
本发明充分利用了混凝土的承压能力强和截面刚度大的优点，又发挥了钢箱截面抗弯刚度大、可提供较大的抗弯能力的潜能，可适用于各种类型桥塔，尤其适用于对承重及塔顶偏位要求较高的大跨度桥梁的桥塔，具有经济性好，结构受力明确等特点。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，由混凝土中心塔柱(10)和对称设置在混凝土中心塔柱两侧的左钢箱(20)和右钢箱(30)组成，中心塔柱位于组合截面中央区域，混凝土中心塔柱内设置有电梯井(11)；钢箱与混凝土中心塔柱之间采用剪力键联接构件连接。
2.根据权利要求1所述之一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于：所述左钢箱和右钢箱独立分置于混凝土中心塔柱两侧。
3.根据权利要求1所述之一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，所述左钢箱和右钢箱为相联接的整体。
4.根据权利要求1所述之一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，所述剪力键联接构件包括PBL剪力键和剪力钉。
5.根据权利要求2所述之一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，所述左钢箱和右钢箱呈U形构造，钢箱的未封闭沿嵌入混凝土中心塔柱内并由PBL剪力键固定。
6.根据权利要求3所述之一种用于大跨度桥梁的组合截面桥塔，其特征在于，所述左钢箱和右钢箱与混凝土中心塔柱贴合的钢箱内板可为平面或弧面构造。
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