CN114319103A - 钢壳混凝土组合索塔结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢壳混凝土组合索塔结构，包括：钢壳的内侧加劲壁板与外侧加劲壁板之间填充有混凝土；多个竖向加劲肋沿钢壳的周边设置；多个横向加劲肋沿钢壳的高度方向设置；多个桁片设置在内侧加劲壁板与外侧加劲壁板之间，多个桁片中的部分与竖向加劲肋连接，剩余部分与位于钢壳顶端和底端的横向加劲肋连接；多个水平拉筋设置在内侧加劲壁板与外侧加劲壁板之间，多个水平拉筋中的部分与竖向加劲肋连接，剩余部分与横向加劲肋连接。本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构，钢壳内部不再设置竖向钢筋和横向钢筋，减少了钢筋制作及安装的工作量，减小了钢壳混凝土组合索塔的制造难度，提高了钢壳混凝土组合索塔的生产效率。

Description

钢壳混凝土组合索塔结构

技术领域

本发明涉及索塔技术领域，尤其涉及一种钢壳混凝土组合索塔结构。

背景技术

索塔为斜拉桥和悬索桥的主要承重结构，目前索塔的结构形式分为三大类，分别为钢筋混凝土索塔、钢结构索塔、钢壳混凝土组合索塔。

钢结构索塔具有较好的承载能力、抗震性能和结构耐久性，加之其外观平整光洁，更易获得较好的美学效果。相同外形结构尺寸的钢结构索塔较之混凝土索塔，其抗弯刚度和抗压刚度并不具有优势，并且造价较高。

钢筋混凝土索塔具有刚度大、经济性好等优点，是最为常用的索塔结构，但其塑性、韧性、抗震性能相对较弱，混凝土开裂及裂缝发展后，也将导致内部钢筋锈蚀、混凝土劣化等问题，影响结构的安全性和耐久性。钢筋混凝土索塔需在现场安装模板、绑扎钢筋和浇筑混凝土，在高空条件下完成上述作业，施工风险相对较高，施工质量亦难保证。

钢壳混凝土组合索塔可以充分发挥钢与混凝土两种材料的优势。在一些斜拉桥和悬索桥中有所应用，但大部分钢壳混凝土组合索塔内部配置竖向受力钢筋和环向水平箍筋。这种在钢壳结构内设置竖向钢筋和环向水平箍筋的结构形式存在以下问题：钢筋制作及安装工作量大，施工工序较繁琐，同时，竖向钢筋在钢壳节段之间对接精度要求高，如果施工精度控制不好会造成钢筋连接困难。

发明内容

本发明提供一种钢壳混凝土组合索塔结构，用以解决现有技术中钢壳索塔内部因设置大量竖向及水平向钢筋而造成索塔钢壳节段制造时工作量大、工序繁琐的缺陷。

本发明提供一种钢壳混凝土组合索塔结构，包括：钢壳，所述钢壳的内侧加劲壁板与外侧加劲壁板之间填充有混凝土；多个竖向加劲肋，多个所述竖向加劲肋沿所述钢壳的周边设置，多个所述纵向加劲肋分别设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板相对的两个表面；多个横向加劲肋，多个所述横向加劲肋沿所述钢壳的高度方向设置，多个所述横向加劲肋分别设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板相对的两个表面；多个桁片，多个所述桁片设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板之间，多个所述桁片中的部分与所述竖向加劲肋连接，多个所述桁片中的剩余部分与位于所述钢壳顶端和底端的横向加劲肋连接；多个水平拉筋，多个所述水平拉筋设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板之间，多个所述水平拉筋中的部分与所述竖向加劲肋连接，剩余部分与所述横向加劲肋连接。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，多个所述桁片包括：多个竖向桁片，每个所述竖向桁片的两端分别与位于所述内侧加劲壁板和所述外侧加劲壁板上的两个所述竖向加劲肋连接。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，多个所述竖向加劲肋包括：多个第一竖向加劲肋，所述第一竖向加劲肋与所述竖向桁片连接，其中，每个所述第一竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第一通孔。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，多个所述竖向加劲肋还包括：多个第二竖向加劲肋，所述第二竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第二通孔。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，所述水平拉筋包括：第一拉筋，每个所述第一拉筋分别与沿横向相对设置的两个所述第二通孔连接。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，多个所述横向加劲肋包括：多个第一横向加劲肋，所述第一横向加劲肋设置在所述外侧加劲壁板；多个第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋设置在所述内侧加劲壁板。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，所述水平拉筋还包括第二拉筋，所述第一横向加劲肋和所述第二横向加劲肋沿其长度方向设有多个第三通孔，每个所述第二拉筋与沿横向相对设置的两个所述第三通孔连接。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，多个所述桁片还包括：多个横向桁片，多个所述横向桁片分别与位于所述钢壳顶端和底端，且相对设置的所述第一横向加劲肋和所述第二横向加劲肋连接。

根据本发明提供的一种钢壳混凝土组合索塔结构，还包括多个剪力钉，每个所述剪力钉分别设置在所述内侧加劲壁板和所述外侧加劲壁板相对的两个表面。

本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构，通过在钢壳内设置多个竖向加劲肋和多个横向加劲肋，增强了钢壳的刚度；通过在两个竖向加劲肋之间连接桁片，可防止钢壳的内侧加劲壁板和外侧加劲壁板在运输、吊装、浇筑过程中发生形变，保证了钢壳的刚度。本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构，钢壳内部不再设置纵向钢筋和水平向钢筋，减少了钢筋制作及安装的工作量。同时避免了钢壳节段安装时竖向钢筋连接精度控制不好，导致竖向钢筋连接困难的问题，减小了钢壳混凝土组合索塔结构的制造及安装的难度，提高了钢壳混凝土组合索塔结构的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构的横向截面图之一；

图2是本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构的横向截面图之二；

图3是本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构的横向截面图之三；

图4是本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构的纵向截面图之一；

图5是本发明提供的钢壳混凝土组合索塔结构的纵向截面图之二；

附图标记：

10：竖向加劲肋； 20：横向加劲肋； 30：竖向桁片；

40：横向桁片； 51：第一拉筋； 52：第二拉筋；

60：剪力钉； 101：内侧加劲壁板； 102：外侧加劲壁板。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面结合图1-图5描述本发明的钢壳混凝土组合索塔结构。

如图1-图3所示，在本发明的一个实施例中，钢壳混凝土组合索塔结构包括：钢壳、多个竖向加劲肋10、多个横向加劲肋20、多个桁片和多个水平拉筋。

具体来说，钢壳的内侧加劲壁板101与外侧加劲壁板102之间填充有混凝土，组成钢壳混凝土组合结构。内侧加劲壁板101与外侧加劲壁板102相对设置的两个表面沿内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102的周边设置有多个竖向加劲肋10，该两个表面沿内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102的高度方向设置有多个横向加劲肋20。在内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102上设置竖向加劲肋10和横向加劲肋20，能够增加内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102的刚度。

进一步地，内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102之间设置有多个桁片，具体地，桁片包括竖向桁片30和横向桁片40，内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102上设置的竖向加劲肋10之间连接有竖向桁片30，竖向桁片30与相对设置的两个纵向加劲肋10连接。可选地，在本发明的一个实施例中，竖向桁片30与竖向加劲肋10焊接连接。在两个竖向加劲肋10之间焊接竖向桁片30，能够增加内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102的刚度，防止内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102在运输及吊装过程中产生形变，同时，可控制在向钢壳内浇筑混凝土时，内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102发生形变。在钢壳顶端的两个横向加劲肋20之间焊接横向桁片40，在钢壳底端的两个横向加劲肋20之间焊接横向桁片40，可防止钢壳顶端和底端发生形变，保证钢壳节段间能够顺利匹配连接。

进一步地，在本实施例中，竖向加劲肋10和横向加劲肋20为钢板，便于与内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102焊接。

可选地，在本发明的一个实施例中，内侧加劲壁板101的厚度为8mm，外侧加劲壁板102的厚度可根据具体受力情况而定。

本发明实施例提供的钢壳混凝土组合索塔结构，通过在钢壳内设置多个竖向加劲肋和多个横向加劲肋，增强了钢壳的刚度；通过在两个竖向加劲肋之间连接桁片，可防止钢壳的内侧加劲壁板和外侧加劲壁板在运输、吊装、浇筑过程中发生形变，保证了钢壳的刚度。本发明实施例提供的钢壳混凝土组合索塔结构，钢壳内部不再设置纵向钢筋和水平向箍筋，减少了钢筋制作及安装的工作量，同时避免了钢壳节段安装时竖向钢筋连接精度控制不好，导致竖向钢筋连接困难的困难，减小了钢壳混凝土组合索塔的制造难度，提高了钢壳混凝土组合索塔的生产效率。

进一步地，在本发明的一个实施例中，多个桁片包括多个竖向桁片30，每个竖向桁片30的两端分别与位于内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102上的两个竖向加劲肋10连接。可选地，在本实施例中，竖向桁片30可采用L75×75-8角钢。

进一步地，在本发明的一个实施例中，多个竖向加劲肋10包括多个第一竖向加劲肋和多个第二竖向加劲肋。第一竖向加劲肋与竖向桁片30连接，其中，每个第一竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第一通孔。第二竖向加劲肋的宽度小于第一竖向加劲肋的宽度，第二竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第二通孔。

具体来说，在本实施例中，第一竖向加劲肋和第二竖向加劲肋的排列方式并无特殊限制。可根据内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102的厚度设置第一竖向加劲肋和第二竖向加劲肋的数量，在本实施例中，第一竖向加劲肋的厚度与第二竖向加劲肋的厚度相同，但第一竖向加劲肋的宽度大于第二竖向加劲肋的宽度，位于内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102上的第一竖向加劲肋通过竖向桁片30连接。

可选地，第一竖向加劲肋的宽度为150mm，第二竖向加劲肋的宽度为120mm，第一竖向加劲肋和第二竖向加劲肋的厚度为10mm。相邻两个第一通孔之间的间距，以及相邻两个第二通孔之间的间距均为250mm。

进一步地，在本发明的一个实施例中，相邻两个竖向加劲肋10，以及相邻两个横向加劲肋20之间的间距均为500mm。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，多个水平拉筋包括多个第一拉筋51。具体来说，相对设置的两个第二竖向加劲肋上相对设置的第二通孔通过第一拉筋51连接，可间隔一个孔位设置一个第一拉筋51。具体地，第一拉筋51端部的弯钩钩挂在第二通孔处，以将第一拉筋51与第二竖向加劲肋连接。

在本发明的一个实施例中，横向加劲肋20包括多个第一横向加劲肋和多个第二横向加劲肋。第一横向加劲肋设置在外侧加劲壁板102，第二横向加劲肋设置在内侧加劲壁板101，其中，第一横向加劲肋的宽度大于第二横向加劲肋的宽度。

可选地，在本发明的一个实施例中，第一横向加劲肋的宽度为120mm，第二横向加劲肋的宽度为100mm，第一横向加劲肋厚度12mm和第二横向加劲肋的厚度为10mm。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，水平拉筋还包括第二拉筋52。具体来说，第一横向加劲肋和第二横向加劲肋沿其长度方向设有多个第三通孔，第一横向加劲肋和第二横向加劲肋相对设置的两个第三通孔通过第二拉筋52连接，第二拉筋52端部的弯钩钩挂在第三通孔处，以将第一横向加劲肋和第二横向加劲肋连接。进一步地，第二拉筋52可间隔一个孔位设置。

可选地，在本发明的一个实施例中，相邻两个第三通孔之间的间距为250mm。

可选地，在本发明的一个实施例中，第一拉筋51和第二拉筋52的直径为16mm。

如图2、图4和图5所示，在本发明的一个实施例中，多个桁片还包括多个横向桁片40。多个横向桁片40分别与位于钢壳顶端和底端，且相对设置的第一横向加劲肋和第二横向加劲肋连接。

具体来说，在本实施例中，位于钢壳顶端的第一横向加劲肋和第二横向加劲肋之间通过横向桁片40连接，同时，位于钢壳底端的第一横向加劲肋和第二横向加劲肋之间也通过横向桁片40连接，而位于钢壳其余位置的第一横向加劲肋和第二横向加劲肋之间不设置横向桁片40。在钢壳顶端和底端设置横向桁片40，可防止钢壳顶端和底端发生形变，保证钢壳节段间能够顺利匹配连接。

可选地，在本发明的一个实施例中，横向桁片40可采用L75×75-8角钢。

如图4和图5所示，在本发明的一个实施例中，钢壳混凝土组合索塔结构还包括多个剪力钉60，每个剪力钉60分别设置在内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102相对的两个表面。具体来说，竖向加劲肋10和横向加劲肋20上设有多个通孔，混凝土及第一拉筋51的弯钩、第二拉筋52的弯钩在第二通孔内、第三通孔内形成剪力键，通过剪力键与内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102上设置的剪力钉60完成内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102与内部混凝土连接，实现内侧加劲壁板101和外侧加劲壁板102与内部混凝土协同受力。

可选地，在本发明的一个实施例中，剪力钉60的规格为

相邻两个剪力钉60之间的间距为250mm。

本发明实施例提供的钢壳混凝土组合索塔结构，每个钢壳节段可在工厂内完成制作及安装，运至施工现场后整体吊装并完成与已施工完成的塔柱节段的连接，连接完成后浇筑钢壳内部的补偿收缩自密实混凝土。

本发明实施例提供的钢壳混凝土组合索塔结构，通过采用内侧加劲壁板和外侧加劲壁板构成索塔结构的轮廓，可接受力及造型要求，设计成任意形状，具有较强的适应性；同时，钢材的约束作用可以改善核心混凝土的变形性能，使组合索塔具有良好的塑性和韧性，从而显著改善索塔结构的抗震性能。本发明实施例提供的钢壳混凝土组合索塔结构，通过在钢壳内侧加劲壁板和外侧加劲壁板之间设置竖向加劲肋和横向加劲肋，竖向加劲肋通过纵向桁片连接，横向加劲肋通过横向桁片连接，能够防止混凝土浇筑过程中内侧加劲壁板和外侧加劲壁板发生形变，可以完全替代复杂的索塔模板系统，降低了工程造价；同时，采用工厂化、装配化的施工工艺，大大减小了桥位现场作业量，有效提高了施工质量，缩减了施工工时，提高了索塔建造的工业化水平。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，包括：

钢壳，所述钢壳的内侧加劲壁板与外侧加劲壁板之间填充有混凝土；

多个竖向加劲肋，多个所述竖向加劲肋沿所述钢壳的周边设置，多个所述纵向加劲肋分别设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板相对的两个表面；

多个横向加劲肋，多个所述横向加劲肋沿所述钢壳的高度方向设置，多个所述横向加劲肋分别设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板相对的两个表面；

多个桁片，多个所述桁片设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板之间，多个所述桁片中的部分与所述竖向加劲肋连接，多个所述桁片中的剩余部分与位于所述钢壳顶端和底端的横向加劲肋连接；

多个水平拉筋，多个所述水平拉筋设置在所述内侧加劲壁板与所述外侧加劲壁板之间，多个所述水平拉筋中的部分与所述竖向加劲肋连接，剩余部分与所述横向加劲肋连接。

2.根据权利要求1所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，多个所述桁片包括：

多个竖向桁片，每个所述竖向桁片的两端分别与位于所述内侧加劲壁板和所述外侧加劲壁板上的两个所述竖向加劲肋连接。

3.根据权利要求2所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，多个所述竖向加劲肋包括：

多个第一竖向加劲肋，所述第一竖向加劲肋与所述竖向桁片连接，其中，每个所述第一竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第一通孔。

4.根据权利要求3所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，多个所述竖向加劲肋还包括：

多个第二竖向加劲肋，所述第二竖向加劲肋沿其高度方向设有多个第二通孔。

5.根据权利要求4所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，所述水平拉筋包括：

第一拉筋，每个所述第一拉筋分别与沿横向相对设置的两个所述第二通孔连接。

6.根据权利要求1所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，多个所述横向加劲肋包括：

多个第一横向加劲肋，所述第一横向加劲肋设置在所述外侧加劲壁板；

多个第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋设置在所述内侧加劲壁板。

7.根据权利要求6所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，所述水平拉筋还包括第二拉筋，

所述第一横向加劲肋和所述第二横向加劲肋沿其长度方向设有多个第三通孔，每个所述第二拉筋与沿横向相对设置的两个所述第三通孔连接。

8.根据权利要求6所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，多个所述桁片还包括：

多个横向桁片，多个所述横向桁片分别与位于所述钢壳顶端和底端，且相对设置的所述第一横向加劲肋和所述第二横向加劲肋连接。

9.根据权利要求1所述的钢壳混凝土组合索塔结构，其特征在于，还包括多个剪力钉，每个所述剪力钉分别设置在所述内侧加劲壁板和所述外侧加劲壁板相对的两个表面。

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