CN113699884A - 一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔 - Google Patents

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Abstract

一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，以有效提高索塔施工效率、施工质量和施工安全性，大幅度节省施工工期和建造费用。其塔柱由纵向连接为一体的钢管混凝土节段构成，各钢管混凝土节段包括塔柱钢管和腹板，其内灌注混凝土的塔柱钢管纵向、横向间隔设置，相邻塔柱钢管焊接连接平联腹杆形成格构结构，腹板设置于相邻塔柱钢管之间且与之固定连接。所述塔柱钢管为矩形钢管，所述腹板为预制钢筋混凝土腹板构件，预制钢筋混凝土腹板构件与塔柱钢管之间通过连接构件和拉铆钉装配连接为一体。

Description

一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔
技术领域
本发明涉及桥梁工程，特别涉及一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，适用于高烈度地震区的山区悬索桥索塔的建造，能够实现快速化施工，且抗震性能好。
背景技术
我国西部山区桥梁建设条件具有以下特点：1、昼夜温差大，混凝土养护困难；2、施工场地狭窄，大件运输困难，导致建设周期长，施工质量难以保证；3、地震烈度高，桥塔的抗震性能是设计难题。
索塔通常采用钢筋混凝土索塔、钢结构索塔和钢管混凝土索塔。混凝土索塔自重大，易开裂，抗震性能一般；钢结构索塔抗震性能较好，但是节段大，加工、运输和安装困难，与西部山区困难的道路交通条件不适应；钢管混凝土索塔将钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点巧妙融合，承载力高、塑性和韧性好、抗震性能佳。钢管混凝土塔与钢筋混凝土塔相比，具有截面尺寸小、抗震性能好、抗裂性能好、绿色环保等优势；与钢结构塔相比，稳定性能、防火性能、防腐性能更好，且便于运输，因此是一种值得推广的结构形式。
现有的钢管混凝土塔在结构上由多根圆形钢管构成，钢管内灌混凝土土，各钢管之间采用现浇混凝土腹板连接从而构成格构型的截面形式。一般施工流程是，将钢管节段吊装后焊接安装到位→浇筑管内混凝土→绑扎钢管间腹板钢筋→浇筑钢管间腹板→形成节段截面→按以上流程施工下一个节段。在结构和施工上存在如下不足：采用圆形钢管，相贯线焊缝是三维空间曲线，对加工精度要求高，加工下料不方便，容易产生焊缝缺陷；腹板采用现浇混凝土结构，需要进行高空混凝土现场浇筑，施工安全性和施工质量不易得到保障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，以有效提高索塔施工效率、施工质量和施工安全性，大幅度节省施工工期和建造费用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明是一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，其塔柱由纵向连接为一体的钢管混凝土节段构成，各钢管混凝土节段包括塔柱钢管和腹板，其内灌注混凝土的塔柱钢管纵向、横向间隔设置，相邻塔柱钢管焊接连接平联腹杆形成格构结构，腹板设置于相邻塔柱钢管之间且与之固定连接，其特征是：所述塔柱钢管为矩形钢管，所述腹板为预制钢筋混凝土腹板构件，预制钢筋混凝土腹板构件与塔柱钢管之间通过连接构件和拉铆钉装配连接为一体。
所述连接连接构件包括连接钢板和加强钢板，各塔柱钢管相向的侧壁上焊接连接一对横向间隔、竖向延伸的连接钢板，加强钢板固定设置在预制钢筋混凝土腹板构件横向两端的正反板面上，连接钢板、加强钢板和预制钢筋混凝土腹板构件板体上对应设置横向、竖向间隔的安装孔，预制钢筋混凝土腹板构件两横向端部卡入一对连接钢板之间，穿过各安装孔的拉铆钉将预制钢筋混凝土腹板构件与塔柱钢管装配连接为一体。
本发明的有益效果主要体现在如下方面：
一、钢管混凝土节段、预制钢筋混凝土腹板构件等均可先通过散件运输到桥位附近，再就地实现工厂化生产和装配，装配好的钢管混凝土节段运输到施工现场后进行吊装作业，方便快捷，避免了腹板高空混凝土现场浇筑，能大幅度节省施工工期和建造费用，且施工质量和施工安全性容易得到保证；
二、塔柱钢管、平联腹杆均采用矩形钢管，加工下料更为简便，之间的连接焊缝均为直线焊缝，避免了圆形钢管的相贯线焊缝，有利于提高节段生产效率，避免产生焊缝缺陷，焊缝质量有保障；
三、预制钢筋混凝土腹板构件与塔柱钢管之间通过连接构件和拉铆钉装配连接为一体，与传统铆接技术相比安装更简单、接头更可靠，与传统的高强螺栓连接技术相比抗滑移松动和疲劳断裂能力更强。
附图说明
本说明书包括如下幅附图：
图1是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔的正视图；
图2是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔的正视图侧视图；
图3是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔中钢管混凝土节段的正视图；
图4是沿图3中B-B线的剖面图；
图5是沿图3中A-A线的剖面图；
图6是图4中C局部的放大图；
图7是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔中钢管混凝土墩柱的断面图；
图8是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔中预制钢筋混凝土腹板构件的平面图；
图9是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔中预制钢筋混凝土腹板构件的断面图；
图10是本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔中预制钢筋混凝土腹板构件与钢管混凝土墩柱的连接方式示意图。
图中示出构件和对应的标记：钢管混凝土节段10、塔柱钢管11、混凝土12、连接钢板13、预制钢筋混凝土腹板构件20、钢板21、平联腹杆30、拉铆钉40、安装孔41。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参照图1至图6，本发明的一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，其塔柱由纵向连接为一体的钢管混凝土节段10构成，各钢管混凝土节段10包括塔柱钢管11和腹板，其内灌注混凝土12的塔柱钢管11纵向、横向间隔设置，相邻塔柱钢管11焊接连接平联腹杆30形成格构结构，腹板设置于相邻塔柱钢管11之间且与之固定连接，其特征是：所述塔柱钢管11为矩形钢管，所述腹板为预制钢筋混凝土腹板构件20，预制钢筋混凝土腹板构件20与塔柱钢管11之间通过连接构件和拉铆钉40装配连接为一体，形成截面。塔柱钢管11和其内的灌注混凝土12主要承担轴向压力和弯矩，预制钢筋混凝土腹板构件20承担剪力。钢管混凝土节段10、预制钢筋混凝土腹板构件20等均可实现工厂化生产和装配，装配好的钢管混凝土节段10运输到施工现场后进行吊装作业，方便快捷，避免了高空混凝土现场浇筑，能大幅度节省施工工期和建造费用，且施工质量容易得到保证。
参照图3和图5示出的一种实施方式，所述平联腹杆30平行设置于相邻塔柱钢管11的竖向两端部，每组包括横向间隔设置两根相同截面尺寸的矩形钢管，矩形钢管在连接钢板13侧外与塔柱钢管11焊接连接。即在塔柱钢管11节段处设置小尺寸的矩形钢管腹杆(缀条)，作为节段安装时候的操作平台。塔柱钢管11、平联腹杆30均采用矩形钢管，加工下料更为简便，之间的连接焊缝均为直线焊缝，避免了圆形钢管的相贯线焊缝，有利于提高节段生产效率，避免产生焊缝缺陷，焊缝质量有保障。
参照图7至图10，所述连接连接构件包括连接钢板13和加强钢板21，各塔柱钢管11相向的侧壁上焊接连接一对横向间隔、竖向延伸的连接钢板13，加强钢板21固定设置在预制钢筋混凝土腹板构件20横向两端的正反板面上，连接钢板13、加强钢板21和预制钢筋混凝土腹板构件20板体上对应设置横向、竖向间隔的安装孔41，预制钢筋混凝土腹板构件20两横向端部卡入一对连接钢板13之间，穿过各安装孔41的拉铆钉40将预制钢筋混凝土腹板构件20与塔柱钢管11装配连接为一体。预制钢筋混凝土腹板构件30与塔柱钢管11之间通过连接构件和拉铆钉40装配连接为一体，与传统铆接技术相比安装更简单、接头更可靠，与传统的高强螺栓连接技术相比抗滑移松动和疲劳断裂能力更强。
实施例：
本申请人将本申请的技术方案成功用于拟建中的雅江雅砻江大桥为主跨1290m的钢桁梁悬索桥，桥宽28m,桥塔高200m，桥位地处高深河谷，地震烈度为Ⅷ度，施工场地狭窄，索塔采用本发明的装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔。
各种桥塔类型方案经济指标比较如下表(钢塔方案不具有可行性，因此未计入)
表1 索塔方案比较
Figure BDA0003233302680000051
由上表可见，本发明的结构、施工与圆钢管现浇腹板桥塔相比，造价节约2100万，工期节省45天；与混凝土桥塔相比，造价节约4500万，工期节省105天，经济效益显著，能大幅度节省施工工期和建造费用，且施工质量和施工安全性容易得到保证。
以上所述只是用图解说明本发明一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，其塔柱由纵向连接为一体的钢管混凝土节段(10)构成，各钢管混凝土节段(10)包括塔柱钢管(11)和腹板，其内灌注混凝土(12)的塔柱钢管(11)纵向、横向间隔设置，相邻塔柱钢管(11)焊接连接平联腹杆(30)形成格构结构，腹板设置于相邻塔柱钢管(11)之间且与之固定连接，其特征是：所述塔柱钢管(11)为矩形钢管，所述腹板为预制钢筋混凝土腹板构件(20)，预制钢筋混凝土腹板构件(20)与塔柱钢管(11)之间通过连接构件和拉铆钉(40)装配连接为一体。
2.如权利要求1所述的一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，其特征是：所述连接连接构件包括连接钢板(13)和加强钢板(21)，各钢管(11)相向的侧壁上焊接连接一对横向间隔、竖向延伸的连接钢板(13)，加强钢板(21)固定设置在预制钢筋混凝土腹板构件(20)横向两端的正反板面上，连接钢板(13)、加强钢板(21)和预制钢筋混凝土腹板构件(20)板体上对应设置横向、竖向间隔的安装孔(41)，预制钢筋混凝土腹板构件(20)两横向端部卡入一对连接钢板(13)之间，穿过各安装孔(41)的拉铆钉(40)将预制钢筋混凝土腹板构件(20)与塔柱钢管(11)装配连接为一体。
3.如权利要求1所述的一种采用装配式预制腹板的矩形钢管混凝土索塔，其特征是：所述平联腹杆(30)平行设置于相邻塔柱钢管(11)的竖向两端部，每组包括横向间隔设置两根相同截面尺寸的矩形钢管，矩形钢管在连接钢板(13)侧外与塔柱钢管(11)焊接连接。
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