CN113403944A - 一种钢-砼扭塔结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢‑砼扭塔结构及其施工方法，其特征在于：其中钢‑砼扭塔结构包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索。该钢‑砼扭塔结构设计合理，施工高效、性价比高。
Description
技术领域：
本发明属于桥梁工程领域，具体涉及一种混合型钢-砼组合扭塔结构及其施工方法。
背景技术：
桥梁索塔常见A型、H型、钻石型等，索塔材料多以钢筋混凝土结构、钢结构为主，采用钢筋混凝土塔采用造塔机或液压爬模，施工周期长，且扭型结构混凝土索塔施工难度极大；采用纯钢塔则用钢量大，造价比较高，维护成本大，钢-砼结构的索塔应用较少，资料显示南京五桥设计为钢壳-砼组合索塔，呈现箱型构造，为内外双层壳结构，同一断面有两种混凝土结构，建造难度比较大；国内外未见下部为混凝土、上部为钢-砼组合结构的混合型索塔结构。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种钢-砼扭塔结构及其施工方法，该钢-砼扭塔结构设计合理，施工高效、性价比高。
本发明钢-砼扭塔结构，其特征在于：包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索。
进一步的，上述主塔体包括下塔柱段、中塔柱段和上塔柱段，所述下塔柱段为预应力混凝土结构，中塔柱段采用钢-砼组合结构，上塔柱段为钢结构。
进一步的，上述塔座呈锥台体状，其高度为1.8米，所述下塔柱段高度为5.63米，中塔柱段高度为8.37米，上塔柱段高度为53.7米；横梁位于中塔柱段上。
进一步的，上述主塔体矩形断面在顺桥向宽度由塔顶的3.0m宽增至塔底的5.0m，在横桥向由塔顶的3.0m增大至塔底5.5m。
进一步的，上述横梁为钢箱梁构件，在横梁与主塔体的交界处设为钢混结合段。
进一步的，上述中塔柱段为渐变的异形段，底部尺寸为487.6cm×464.4cm渐变至顶部尺寸为469.1cm×387.9cm，单个中塔柱段与下塔柱段体内设置28束直径15.2-19型预应力钢束。
进一步的，上述上塔柱段的断面为矩形状钢壳，钢壳的壁板采用Q345qD钢板，板厚30~40mm。
进一步的，上述斜拉索采用分丝管索鞍，索鞍焊接于主塔体的钢结构上，主塔体的斜拉索分布区域及以下区域均灌注C50混凝土，并在索塔钢结构内部对拉钢筋，用于防止灌注混凝土时钢板变形，钢筋水平间距为50cm，每层钢筋竖向间距为60cm，在分丝管布置区域，钢筋水平间距加密为25cm，每层钢筋竖向间距加密20cm。
本发明钢-砼扭塔结构的施工方法，其特征在于：所述钢-砼扭塔结构包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索；施工时，先施工制作承台、塔座，然后制作主塔体和位于主塔体上的横梁，在横梁上铺设桥体主梁。
本发明钢-砼扭塔结构有益效果：
①受力明确：在不同受力部位采用不同的结构，下塔柱荷载大则采用预应力混凝土结构，中塔柱采用钢-砼组合结构，上塔柱交汇部位采用钢结构，结构受力传递明确，应力分布均匀。
②施工高效：直接运用工厂制造的薄壁钢作为内侧实心混凝土施工的外模，相对于钢筋混凝土索塔施工速度快，可有效缩短建设工期。
③性价比高：使用功能及受力性能均较强，相对于纯钢结构经济性比较好。
④造型美观：相当于常规索塔结构，扭转拱形结构类似水滴，在各种视角都具备一定的艺术价值和美观效果，在城市中采用该造型，将成为城市新地标。
附图说明：
图1是本发明的主视构造示意图；
图2是图1的局部俯视图；
图3是图1的K向视图；
图4是图3的局部剖面构造示意图；
图5是上塔柱段的局部视图；
图6是上塔柱段的局部视图（设置斜拉索段）；
图7是图5、图6中M-M剖面图；
图8是图5、图6中N-N剖面图；
图9是图7的H-H剖面图；
图10是本发明实施例局部构造俯视图；
图11是图10中A-A剖面图；
图12是图10中B-B剖面图；
图13是图10中C-C剖面图；
图14是图10中D-D剖面图；
图15是本发明实施例中钢底模断面布置示意图；
图16是本发明实施例中横梁和主纵钢梁连接示意图；
图17是本发明实施例中钢挑梁和侧边次纵钢梁连接示意图。
具体实施方式：
本发明钢-砼扭塔结构包括桥体主梁1和沿桥体主梁1长度方向间隔设置的扭塔2，所述扭塔2包括设在底部的承台3、塔座4和设在塔座上的主塔体5。
其中主塔体5呈水滴状的拱形曲线，主塔体5的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁6，所述桥体主梁1支撑在横梁6上，所述主塔体5两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索7。
上述主塔体5包括下塔柱段8、中塔柱段9和上塔柱段10，所述下塔柱段8为预应力混凝土结构，中塔柱段采用钢-砼组合结构，上塔柱段为钢结构。
其中上述塔座呈锥台体状，其高度为1.8米，所述下塔柱段高度为5.63米，中塔柱段高度为8.37米，上塔柱段高度为53.7米；横梁位于中塔柱段上；其中主塔体矩形断面在顺桥向宽度由塔顶的3.0m宽增至塔底的5.0m，在横桥向由塔顶的3.0m增大至塔底5.5m。
中塔柱段为渐变的异形段，底部尺寸为487.6cm×464.4cm渐变至顶部尺寸为469.1cm×387.9cm，单个中塔柱段与下塔柱段体内设置28束直径15.2-19型预应力钢束11，从而提高中塔柱段与下塔柱段的力学性能。
上述上塔柱段的断面为矩形状钢壳，钢壳的壁板采用Q345qD钢板，板厚30~40mm；斜拉索采用分丝管索鞍，索鞍焊接于主塔体的钢结构上，主塔体的斜拉索分布区域及以下区域均灌注C50混凝土，并在索塔钢结构内部对拉钢筋，用于防止灌注混凝土时钢板变形，钢筋水平间距为50cm，每层钢筋竖向间距为60cm，在分丝管布置区域，钢筋水平间距加密为25cm，每层钢筋竖向间距加密20cm。
上述横梁为钢箱梁构件，在横梁与主塔体的交界处设为钢混结合段。
本发明钢-砼扭塔结构的施工方法，其特征在于：所述钢-砼扭塔结构包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索；施工时，先施工制作承台、塔座，然后制作主塔体和位于主塔体上的横梁，在横梁上铺设桥体主梁。
其中桥体主梁100分为标准段和位于标准段两端的压重段，桥体主梁100上设有桥面板200，所述桥体主梁100包括位于两侧的主纵钢梁110，主纵钢梁在标准段间隔排列有连接两侧主纵钢梁的横梁120，相邻两横梁之间连接有中间次纵钢梁130，中间次纵钢梁130设置在主桥中心线位置；主纵钢梁110在压重段设有连接两侧主纵钢梁110的压重钢箱140；主纵钢梁110的标准段除主塔处的横梁采用钢箱梁121外，其余横梁均采用工字型钢梁122，钢箱梁121采用箱形断面，跨中梁高2.6m，长度22.3m；所述主纵钢梁外侧间隔排列有钢挑梁150，钢挑梁之间连接有侧边次纵钢梁160；桥体主梁采用钢-混组合结构，在不同受力部位采用不同的结构，钢结构重量轻，可采用快捷的顶推施工工艺，荷载传递明确，结构稳定可靠，施工方便快捷；使用功能及受力性能均较强，相对于钢箱梁及常规钢-砼结合梁结构，经济性比较好。
在本实施例中，所述主纵钢梁110断面呈C型，所述中间次纵钢梁130断面呈工字型，钢挑梁150之间的间距为9m，横梁120之间的间距为4.5m，所述主纵钢梁由若干节段构成，每段节段长为4.5~9m，每间隔4.5m设置一道横梁，每间隔9.0m设置一道挑梁，中间次纵钢梁设置在主桥中心线位置。
在本实施例中，所述钢挑梁150为工字型断面，钢挑梁底面为朝内一端低、朝外一端高的斜面，钢挑梁的断面高度由外端部的0.47m渐变至根部1.58m；所述侧边次纵钢梁160采用底板倾斜的工字形断面，侧边次纵钢梁底板底面与钢挑梁底面平齐；采用C型主梁结构、工字型次梁结构、预制混凝土桥面板结构、边侧带钢壳底的现浇混凝土结构组成一种全新的斜拉桥结合梁，结构简约得体。
在本实施例中，所述桥体主梁100上侧支撑面为中间高两侧底的坡面，坡度为1.5%，梁高2.86m（道路中心线位置），全宽36m；所述桥面板200由中间的机动车道桥面板210和两侧的非机动车道桥面板220组成，非机动车道桥面板的外侧安装有人行道板钢300，非机动车道桥面板220和人行道板钢300位于钢挑梁150上方；人行道板钢300在主塔处绕开主塔。
在本实施例中，所述桥面板200的厚度为26cm，所述非机动车道桥面板220采用现浇混凝土结构，非机动车道桥面板底部设有铺在钢挑梁上的钢底模230；机动车道桥面板由预制桥面板211通过现浇湿接缝212连接而成；混凝土结构的桥面板采用预制安装结合带钢底模的现浇混凝土结构，施工方便快捷；挑梁上表面除人行道板钢以外均为现浇混凝土结构，在挑梁上表面湿接缝区域设置永久性钢底模，浇筑混凝土后作为非机动车道。
在本实施例中，预制桥面板211采用C50混凝土，现浇湿接缝212采用C50低收缩纤维混凝土，钢梁与桥面板之间通过剪力钉连接；除主纵钢梁顶预制桥面板横向钢筋通过绑扎连接外，其余位置预制桥面板纵、横向钢筋均采用焊接连接。
在本实施例中，压重段整体上关于中跨中心线及道路中心线对称。整个压重段桥面在纵断面上位于同一个纵坡内，纵坡为0.5％。压重段水平投影长度为10.05m，全宽36m，道路中心处梁高2.6m。
所述桥体主梁100的施工方法，包括以下步骤：（1）在下部结构建造完成后，采用吊装或顶推方法架设桥体主梁；所述桥体主梁分为标准段和位于标准段两端的压重段，桥体主梁的标准段划分为若干节段，除跨中处节段由2根主纵钢梁、1根横梁、2根中间次纵钢梁组成外，其余每个节段单个节段由2根主纵钢梁、2根横梁、2根中间次纵钢梁组成；主纵钢梁外侧每间隔9.0m设置一道钢挑梁；（2）在桥体主梁架设完成后，在两侧主纵钢梁之间的桥体主梁上侧铺设预制桥面板并通过现浇湿接缝连接形成机动车道桥面板；机动车道桥面板采用分块预制，板间现浇湿接缝连接的方式，横向分为2块预制桥面板，共3道纵向现浇缝，预制桥面板厚260mm，纵向长度为4.0m和2.3m两种，横向长度为11.7m；（3）在钢挑梁上侧铺设钢底模，然后现浇混凝土结构的非机动车道桥面板；钢底模横向位置位于侧边次纵钢梁和主纵钢梁之间；（4）在钢挑梁上侧安装位于非机动车道桥面板外侧的人行道板钢；最后在非机动车道桥面板和机动车道桥面板上侧铺设沥青面层。
本发明钢-砼扭塔结构有益效果：
①受力明确：在不同受力部位采用不同的结构，下塔柱荷载大则采用预应力混凝土结构，中塔柱采用钢-砼组合结构，上塔柱交汇部位采用钢结构，结构受力传递明确，应力分布均匀。
②施工高效：直接运用工厂制造的薄壁钢作为内侧实心混凝土施工的外模，相对于钢筋混凝土索塔施工速度快，可有效缩短建设工期。
③性价比高：使用功能及受力性能均较强，相对于纯钢结构经济性比较好。
④造型美观：相当于常规索塔结构，扭转拱形结构类似水滴，在各种视角都具备一定的艺术价值和美观效果，在城市中采用该造型，将成为城市新地标。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (9)
1.一种钢-砼扭塔结构，其特征在于：包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索。
2.根据权利要求1所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述主塔体包括下塔柱段、中塔柱段和上塔柱段，所述下塔柱段为预应力混凝土结构，中塔柱段采用钢-砼组合结构，上塔柱段为钢结构。
3.根据权利要求2所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述塔座呈锥台体状，其高度为1.8米，所述下塔柱段高度为5.63米，中塔柱段高度为8.37米，上塔柱段高度为53.7米；横梁位于中塔柱段上。
4.根据权利要求3所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述主塔体矩形断面在顺桥向宽度由塔顶的3.0m宽增至塔底的5.0m，在横桥向由塔顶的3.0m增大至塔底5.5m。
5.根据权利要求4所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述横梁为钢箱梁构件，在横梁与主塔体的交界处设为钢混结合段。
6.根据权利要求4所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述中塔柱段为渐变的异形段，底部尺寸为487.6cm×464.4cm渐变至顶部尺寸为469.1cm×387.9cm，单个中塔柱段与下塔柱段体内设置28束直径15.2-19型预应力钢束。
7.根据权利要求4所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述上塔柱段的断面为矩形状钢壳，钢壳的壁板采用Q345qD钢板，板厚30~40mm。
8.根据权利要求4所述的钢-砼扭塔结构，其特征在于：所述斜拉索采用分丝管索鞍，索鞍焊接于主塔体的钢结构上，主塔体的斜拉索分布区域及以下区域均灌注C50混凝土，并在索塔钢结构内部对拉钢筋，用于防止灌注混凝土时钢板变形，钢筋水平间距为50cm，每层钢筋竖向间距为60cm，在分丝管布置区域，钢筋水平间距加密为25cm，每层钢筋竖向间距加密20cm。
9.一种钢-砼扭塔结构的施工方法，其特征在于：所述钢-砼扭塔结构包括桥体主梁和沿桥体主梁长度方向间隔设置的扭塔，所述扭塔包括设在底部的承台、塔座和设在塔座上的主塔体，所述主塔体呈水滴状的拱形曲线，主塔体的断面呈矩形，主塔体中下部设有横梁，所述桥体主梁支撑在横梁上，所述主塔体两侧与桥体主梁自上而下牵拉有多根斜拉索；施工时，先施工制作承台、塔座，然后制作主塔体和位于主塔体上的横梁，在横梁上铺设桥体主梁。
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| CN114575236A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-03 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种基于人行道绕塔布置的桥梁结构 |
| CN114575236B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-12-29 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种基于人行道绕塔布置的桥梁结构 |
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