CN103452040B - 一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，包括上部的混凝土结构、下部的钢-混凝土组合结构以及底部的混凝土承台。钢-混凝土组合结构的横截面为中空的圆形、矩形或圆端矩形等，其外部为钢板、内部为混凝土结构，二者之间通过外部钢板内侧的抗剪连接件连接。下部钢-混凝土组合结构埋入底部混凝土承台内部一定深度，二者通过下部钢-混凝土组合结构内部混凝土结构中的竖向钢筋、以及外部钢板内侧和外侧的抗剪连接件进行连接。下部钢-混凝土组合结构内部混凝土结构中的竖向钢筋伸入上部混凝土结构中，实现二者的可靠连接。本发明具有经济性好、承载能力高、抗震性能好、施工方便等特点，在桥梁结构领域具有广阔的应用前景。

Description

一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，涉及一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩。
背景技术
作为桥梁的重要承重构件，桥塔或桥墩承受着汽车、温度、强震、大风等荷载作用，这种结构的特点是其下部结构承受巨大的内力，迫切需要研究能够同时减轻结构自重、提高结构尤其是下部结构承载能力的新型结构型式。
混凝土结构的桥塔或桥墩是一种常见结构形式，如苏通大桥、西堠门大桥、法国诺曼底大桥、丹麦大海带东桥、韩国李舜臣大桥等大跨径斜拉桥和悬索桥的桥塔均选用混凝土结构。由于混凝土材料自身的性能特点，混凝土结构桥塔或桥墩具有就地取材、成本低、结构阻尼高、刚度大等优点，但其自重大、延性差。
钢结构的桥塔或桥墩也是一种常见结构形式，如南京长江三桥、日本多多罗大桥、明石海峡大桥、美国奥克兰海湾大桥等大跨径斜拉桥和悬索桥的桥塔均选用钢结构。钢结构桥塔的自重轻、延性好，但其成本高、结构刚度较小、阻尼较低。
钢-混凝土组合结构通过钢与混凝土的有效连接，能够充分发挥两种材料的优点，近年来在高层建筑中作为柱子或在大跨度拱桥中作为拱肋已有了较多成功的应用。但是，钢-混凝土组合结构在桥塔或桥墩中的应用还较少，研究经济性好、承载能力高、施工方便的新型桥塔或桥墩结构具有迫切的需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种经济性好、承载能力高、抗震性能好、施工方便的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，使其在保留混凝土桥塔或桥墩原有优势的基础上，通过下部采用钢-混凝土组合结构，提高桥塔或桥墩下部结构的承载能力和延性，从而获得更好的力学性能、施工性能和经济效益。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，该桥塔或桥墩包括上部的混凝土结构1、下部的钢-混凝土组合结构2以及底部的混凝土承台3。
上述方案中，所述钢-混凝土组合结构2的横截面为中空的圆形、矩形或圆端矩形，其外部为钢板4，内部为混凝土结构5，外部钢板4和内部混凝土结构5之间通过于外部钢板4内侧布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行连接。
上述方案中，所述外部钢板4作为永久模板，施工结束后不予拆除。
上述方案中，所述开孔板连接件7是在条形钢板上设置1排、2排或多排孔，然后将其垂直焊接于外部钢板4上，并在孔中设置贯通钢筋8的连接装置。
上述方案中，所述钢-混凝土组合结构2埋入混凝土承台3内部一定的深度，二者通过在钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5中的已有竖向钢筋9、以及外部钢板4内侧和外侧上布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行连接。
上述方案中，在所述钢-混凝土组合结构2埋入混凝土承台3内部的下部，外部钢板4上设孔，并将混凝土承台水平纵横向钢筋10穿过所设孔，保证二者的可靠连接；钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5中的已有竖向钢筋9深入混凝土承台3内部，与混凝土承台3内部水平纵横向钢筋10形成可靠连接。。
上述方案中，所述钢-混凝土组合结构2与混凝土结构1连接处，在钢-混凝土组合结构2上部一定高度范围内，内部混凝土结构5的四周外侧新增竖向钢筋11，新增竖向钢筋11与外部钢板4内侧布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行连接。
上述方案中，所述钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5的新增竖向钢筋11和已有竖向钢筋9贯通深入混凝土结构1中，实现二者的可靠连接。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术的主要优点为：
1、本发明提供的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，具有良好的力学性能和经济性能，能够充分发挥钢和混凝土两种材料的性能，提高桥塔或桥墩受力最大区域——下部结构的承载能力和延性，经济性好、承载能力高、抗震性能好。
2、本发明提供的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，具有优越的施工性能，钢-混凝土组合结构的外部钢板直接作为施工过程中的模板，施工过程中不用拆模板，方便施工。
附图说明
图1为本发明提供的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩的示意图；
图2为图1中下部钢-混凝土组合结构的外部钢板与内部混凝土结构连接时，采用竖向开孔板连接件时的平面和立面示意图；
图3为图1中下部钢-混凝土组合结构的外部钢板与内部混凝土结构连接时，采用横向开孔板连接件时的平面和立面示意图；
图4为图1中下部钢-混凝土组合结构与底部混凝土承台连接的示意图；
图5为图1中下部钢-混凝土组合结构与上部混凝土结构连接的示意图。
图中：1-混凝土结构；2-钢-混凝土组合结构；3-混凝土承台；4-外部钢板；5-内部混凝土结构；6-焊钉连接件；7-开孔板连接件；8-贯通钢筋；9-已有竖向钢筋；10-水平纵横向钢筋；11-新增竖向钢筋。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参见图1～图3所示，为本发明提供的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩的示意图，该桥塔或桥墩包括：上部的混凝土结构1、下部的钢-混凝土组合结构2以及底部的混凝土承台3。
钢-混凝土组合结构2的横截面为中空的圆形、矩形或圆端矩形，其外部为钢板4，内部为混凝土结构5，外部钢板4和内部混凝土结构5之间通过于外部钢板4内侧布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行可靠连接。外部钢板4作为永久模板，施工结束后不予拆除。开孔板连接件7可以是在条形钢板上设置1排、2排或多排孔，然后将其垂直焊接于外部钢板4上，并在孔中设置贯通钢筋8的连接装置。
请参见图4所示，钢-混凝土组合结构2埋入混凝土承台3内部一定的深度，二者通过在钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5中的已有竖向钢筋9、以及外部钢板4内侧和外侧上布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行可靠连接。在钢-混凝土组合结构2埋入混凝土承台3内部的下部，外部钢板4上可以设孔，并将混凝土承台水平纵横向钢筋10穿过所设孔，保证二者的可靠连接；同时，钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5中的已有竖向钢筋9深入混凝土承台3内部，与混凝土承台3内部水平纵横向钢筋10形成可靠连接。
请参见图5所示，钢-混凝土组合结构2与混凝土结构1连接处，在钢-混凝土组合结构2上部一定高度范围内，内部混凝土结构5的四周外侧新增竖向钢筋11，新增竖向钢筋11与外部钢板4内侧布置的焊钉连接件6与开孔板连接件7进行可靠连接。钢-混凝土组合结构2内部混凝土结构5的新增竖向钢筋11和已有竖向钢筋9贯通深入混凝土结构1中，实现二者的可靠连接。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，其特征在于，该桥塔或桥墩包括上部的混凝土结构(1)、下部的钢-混凝土组合结构(2)以及底部的混凝土承台(3)；
其中，所述钢-混凝土组合结构(2)埋入混凝土承台(3)内部一定的深度，二者通过在钢-混凝土组合结构(2)的内部混凝土结构(5)中的已有竖向钢筋(9)、以及外部钢板(4)内侧和外侧上布置的焊钉连接件(6)与开孔板连接件(7)进行连接；所述钢-混凝土组合结构(2)埋入混凝土承台(3)内部的下部，外部钢板(4)上设孔，并将混凝土承台(3)内部的水平纵横向钢筋(10)穿过所设孔，保证二者的可靠连接；钢-混凝土组合结构(2)的内部混凝土结构(5)中的已有竖向钢筋(9)深入混凝土承台(3)内部，与混凝土承台(3)内部的水平纵横向钢筋(10)形成可靠连接；
所述钢-混凝土组合结构(2)的横截面为中空的圆形、矩形或圆端矩形，其外部为外部钢板(4)，内部为内部混凝土结构(5)，外部钢板(4)和内部混凝土结构(5)之间通过于外部钢板(4)内侧布置的焊钉连接件(6)与开孔板连接件(7)进行连接。
2.根据权利要求1所述的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，其特征在于，所述外部钢板(4)作为永久模板，施工结束后不予拆除。
3.根据权利要求1所述的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，其特征在于，所述开孔板连接件(7)是在条形钢板上设置1排、2排或多排孔，然后将其垂直焊接于外部钢板(4)上，并在孔中设置贯通钢筋(8)的连接装置。
4.根据权利要求1所述的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，其特征在于，所述钢-混凝土组合结构(2)与上部的混凝土结构(1)连接处，在钢-混凝土组合结构(2)上部一定高度范围内，内部混凝土结构(5)的四周外侧新增竖向钢筋(11)，新增竖向钢筋(11)与外部钢板(4)内侧布置的焊钉连接件(6)与开孔板连接件(7)进行连接。
5.根据权利要求4所述的下部采用钢-混凝土组合结构的桥塔或桥墩，其特征在于，所述钢-混凝土组合结构(2)的内部混凝土结构(5)的新增竖向钢筋(11)和已有竖向钢筋(9)贯通深入上部的混凝土结构(1)中，实现二者的可靠连接。
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