CN214737303U - 一种桁架式钢管混凝土索塔结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桁架式钢管混凝土索塔结构,设置在桥墩上，所述索塔使用于大跨径桥上，所述索塔为横架式，所述索塔有两组，并沿着桥梁长度方向设置，所述索塔包括两组单塔柱，两组所述单塔柱对称的位于所述桥梁的两侧，两组所述单塔柱之间通过上横梁和下横梁连接，所述上横梁和所述下横梁为多根钢管桁架而成；所述桥梁的分别两端位于两个所述下横梁上；所述单塔柱包括立柱和平联杆，所述立柱有四个，四个所述立柱呈矩阵型布置，相邻的两个所述立柱之间通过多个间隔均匀的平联杆连接，所述立柱和平联杆均为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土，本桁架式钢管混凝土塔斜拉桥结构，通过提高索塔的承载力，从而提高整个桥梁的承载力。

Description

一种桁架式钢管混凝土索塔结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁结构，具体涉及一种桁架式钢管混凝土索塔结构。

背景技术

钢管结构常常用于桥梁和建筑行业。但是，在实际运用过程中，钢管结构承载能力远低于极限材料强度，导致钢管结构发生失稳破坏。为了克服这一问题，在目前，国内的拱桥大多采用钢管混凝土结构，钢管混凝土在拱桥中的应用一共分为两类：(1)钢管混凝土直接作为拱桥的主要受力部件，也作为拱桥施工的劲性骨架；(2)先将钢管作为拱桥施工的劲性骨架，然后在钢管内浇灌混凝土与外包混凝土共同形成截面，从而来增加拱肋的横向稳定性，以此来增加拱桥的稳定性。

但是，其他形式的大跨径桥梁结构如斜拉桥、悬索桥，由于斜拉桥结构在力学上属于高次超静定结构，是所有桥型中受力最为复杂的一种结构，其桥上的索塔会导致最终的成桥承载力状态会出现明显不同，而钢管混凝土结构主要运用于拱桥结构，在斜拉桥结构上运用甚少，如何提高斜拉桥的承载力，是需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种桁架式钢管混凝土索塔结构，能提高整个桥梁的承载力。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种桁架式钢管混凝土索塔结构，设置在桥墩上，所述索塔使用于大跨径桥上，所述索塔为横架式，所述索塔有两组，并沿着桥梁长度方向设置，所述索塔包括：

两组单塔柱，两组所述单塔柱对称的位于所述桥梁的两侧，两组所述单塔柱之间通过上横梁和下横梁连接，所述上横梁和所述下横梁为多根钢管桁架而成；所述桥梁搁置在所述下横梁上；所述单塔柱包括立柱和平联杆，所述立柱有四个，四个所述立柱呈矩阵型布置，相邻的两个所述立柱之间通过多个间隔均匀的平联杆连接，所述立柱和平联杆均为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

进一步地，所述单塔柱还包括水平斜撑，所述水平斜撑有多个，多个所述水平斜撑间隔均匀的设置在所述立柱与所述平联杆形成的四边形框架内，且每个所述水平斜撑的两端连接所述四边形框架的对角线上，所述水平斜撑为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

进一步地，所述单塔柱还包括腹杆，位于同一侧面相邻两个所述平联杆不同侧的端点之间连接有所述腹杆，所述腹杆为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

进一步地，同一侧上的所有所述腹杆呈W形状设置。

进一步地，所述索塔的锚固区上还设置有锚梁立板，拉索通过所述锚梁立板与所述索塔连接。

本实用新型的有益效果：

上述桁架式钢管混凝土塔斜拉桥结构，设置在桥墩上，索塔使用于大跨径桥上，索塔为横架式，索塔有两组，并沿着桥梁长度方向设置，索塔包括两组单塔柱，两组单塔柱对称的位于桥梁的两侧，两组单塔柱之间通过上横梁和下横梁连接，上横梁和下横梁为多根钢管桁架而成；桥梁的分别两端位于两个下横梁上；单塔柱包括立柱和平联杆，立柱有四个，四个立柱呈矩阵型布置，相邻的两个立柱之间通过多个间隔均匀的平联杆连接，立柱和平联杆均为钢管，且钢管内均填充有微膨胀混凝土。

由于索塔中所有的钢管内均填充有微膨胀混凝土，在竖向压力作用下，混凝土材料因受到钢管的约束作用处于三向受压状态，使得混凝土材料的抗压性能大大增强，极大的提高了混凝土材料的极限承载能力。同时，钢管混凝土由于混凝土的存在，对钢管壁存在支撑作用，可以有效地防止钢管结构发生局部屈曲，能够使钢材的材料性能得到充分的发挥，极大地提高了钢管结构的极限承载能力，进而提高了索塔的承载力，最终实现提高整个斜拉桥的承载力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型一实施例提供的一种桁架式钢管混凝土索塔结构的示意图；

图2为图1所示的一种桁架式钢管混凝土索塔结构中索塔的结构示意图；

图3为图1所示的一种桁架式钢管混凝土索塔结构中索塔另一角度的结构图；

图4为图2中A-A向剖视图；

附图标记：

100-桥梁、200-桥墩、300-索塔、310-单塔柱、311-立柱、312-腹杆、313-平联杆、314-水平斜撑、320-上横梁、330-下横梁、400-拉索。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请参见图1至图4，本实用新型提供一种桁架式钢管混凝土索塔300结构，设置在桥墩200上，索塔300使用于大跨径桥上，如大跨径的斜拉桥、悬索桥等。索塔300为横架式，索塔300有两组，并沿着桥梁100长度方向设置。具体的，索塔300包括两组单塔柱310，两组单塔柱310对称的位于桥梁100的两侧，两组单塔柱310之间通过上横梁320和下横梁330连接，上横梁320和下横梁330为多根钢管桁架而成。桥梁100位于下横梁330上。在具体实施时，当桥梁为双塔式桥梁时，索塔有两个，桥梁的两端位于下横梁330上，当桥梁为单塔式桥梁时，索塔有一个，桥梁的中部位于下横梁330上。此外，其索塔的形式可为单柱式，也可双柱式，当为单柱式，索塔位于桥横截面的中部。单塔柱310包括立柱311和平联杆313，立柱311有四个，四个立柱311呈矩阵型布置，相邻的两个立柱311之间通过多个间隔均匀的平联杆313连接，上横梁320、下横梁330、立柱311和平联杆313均为钢管，且钢管内均填充有微膨胀混凝土。

索塔300的上横梁320、下横梁330、立柱311和平联杆313的钢管均采用钢管混凝土结构，结合了钢塔和混凝土塔的优点，钢管混凝土塔截面小于钢筋混凝土塔。在竖向压力作用下，混凝土材料因受到钢管的约束作用处于三向受压状态，使得混凝土材料的抗压性能大大增强，极大的提高了混凝土材料的极限承载能力。同时，钢管混凝土由于混凝土的存在，对钢管壁存在支撑作用，可以有效地防止钢管结构发生局部屈曲，能够使钢材的材料性能得到充分的发挥，极大地提高了钢管结构的极限承载能力。在钢管混凝土结构中，钢管和混凝土充分发挥了各自的优点避免了各自的缺点，使得组合结构的竖向承载力大大高于钢管和混凝土柱单独承载力。

在实施时，立柱311的钢管可选择直径为1.2m壁厚20mm的钢管，顺桥向钢管中心间距为4.8m，横桥向钢管中心间距为3.05m。平联杆313采用直径1.0m壁厚16mm的钢管，上横梁320和下横梁330采用直径1.0m壁厚16mm。所有钢管的材料为Q355D，钢管内均填充微膨胀混凝土。微膨胀混凝土为普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝，提高混凝土性能的目的。

在本实施方式中，单塔柱310还包括水平斜撑314，水平斜撑314有多个，多个水平斜撑314间隔均匀的设置在立柱311与平联杆313形成的四边形框架内，且每个水平斜撑314的两端连接四边形框架的对角线上，水平斜撑314为钢管，且钢管内均填充有微膨胀混凝土。水平斜撑314能同时对立柱311与平联杆313形成拉扯左右，从而提高整个单塔柱310的稳定性和承受能力。

作为优选实施方式，本单塔柱310还包括腹杆312。位于同一侧面相邻两个平联杆313不同侧的端点之间连接有腹杆312。腹杆312为钢管，且钢管内均填充有微膨胀混凝土。通过腹杆312的拉扯，能加大单塔柱310在同一侧面的承受能力，作为更优选实施方式，同一侧上的所有腹杆312呈W形状设置。W形状更有利于将承受力的分散。

此外，索塔300的锚固区上还设置有锚梁立板，拉索通过锚梁立板与索塔300连接。通过锚梁立板，可将拉索的拉力分散，进而提高索塔300的抗拉能力。在实施时，腹杆312可采用直径1.0m壁厚16mm的钢管，水平斜撑314314采用直径0.6m壁厚16mm的钢管。所有钢管的材料为也为Q355D，钢管内均填充微膨胀混凝土。

索塔300具体施工方式为：在浇筑桥墩200的承台混凝土之前，首先要先安装钢管的预埋段，在安装钢管的预埋段时，可设置临时支撑，需要将钢塔支撑在承台里面。第一节预埋件在工厂制作完成后，运输至现场后，利用汽车吊安装使其到位，等浇筑完承台后，在承台上搭设钢管支架及卸车龙门，利用龙门安装塔筒的第一节段索塔，第一节段安装完成以后，开始在塔筒上安装提升门架，然后利用通过自爬式提升门架的自爬功能完成整个单塔柱310及上横梁320、下横梁330等的安装工作。

上述桁架式钢管混凝土塔斜拉桥：

本斜拉桥，索塔300的钢管采用钢管混凝土结构，结合了钢塔和混凝土塔的优点，钢管混凝土塔截面小于钢筋混凝土塔。在竖向压力作用下，混凝土材料因受到钢管的约束作用处于三向受压状态，使得混凝土材料的抗压性能大大增强，极大的提高了混凝土材料的极限承载能力。同时，钢管混凝土由于混凝土的存在，对钢管壁存在支撑作用，可以有效地防止钢管结构发生局部屈曲，能够使钢材的材料性能得到充分的发挥，极大地提高了钢管结构的极限承载能力。在钢管混凝土结构中，钢管和混凝土充分发挥了各自的优点避免了各自的缺点，使得组合结构的竖向承载力大大高于钢管和混凝土柱单独承载力，从而提高整个斜拉桥的承载力。

在稳定性方面，在钢管混凝土结构中，在外部钢管的径向约束作用下，内部混凝土的弹性性能得到了很大的改善，在正常使用阶段能够保持良好的线弹性，结构在破坏阶段具有良好的塑性变形，有足够的安全储备，不会发生脆性破坏，大大改善混凝土材料的受力性能，同时使得结构更加安全，在安全性和经济性方面都有较好的表现；同时钢管混凝土结构具有良好的韧性。钢管混凝土结构具有良好的塑性和韧性性能使得其在结构抗震方面有其独特的优越性。

在加工时，钢管混凝土结构施工不需要绑扎钢筋、支模及拆模等工序，施工工序简单。钢管混凝土组合结构与普通钢结构相比，钢管混凝土结构构造上比较简单，制作方便快捷，施工焊缝少能够保证结构的施工质量。空钢管构件的自重比较小，大大减少了结构在运输和吊装过程中的费用。钢管混凝土结构的施工具有现代施工技术工业化的特点，可以进行标准化、工厂化的施工，减少施工现场的人员投入，降低了工人的劳动强度，节省了大量的人工成本投入。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.一种桁架式钢管混凝土索塔结构，设置在桥墩上，其特征在于，所述索塔使用于大跨径桥上，所述索塔为横架式，所述索塔有两组，并沿着桥梁长度方向设置，所述索塔包括：

两组单塔柱，两组所述单塔柱对称的位于所述桥梁的两侧，两组所述单塔柱之间通过上横梁和下横梁连接，所述上横梁和所述下横梁为多根钢管桁架而成；所述桥梁搁置在所述下横梁上；所述单塔柱包括立柱和平联杆，所述立柱有四个，四个所述立柱呈矩阵型布置，相邻的两个所述立柱之间通过多个间隔均匀的平联杆连接，所述立柱和平联杆均为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

2.根据权利要求1所述的桁架式钢管混凝土索塔结构，其特征在于，所述单塔柱还包括水平斜撑，所述水平斜撑有多个，多个所述水平斜撑间隔均匀的设置在所述立柱与所述平联杆形成的四边形框架内，且每个所述水平斜撑的两端连接所述四边形框架的对角线上，所述水平斜撑为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

3.根据权利要求1所述的桁架式钢管混凝土索塔结构，其特征在于，所述单塔柱还包括腹杆，位于同一侧面相邻两个所述平联杆不同侧的端点之间连接有所述腹杆，所述腹杆为钢管，且所述钢管内均填充有微膨胀混凝土。

4.根据权利要求3所述的桁架式钢管混凝土索塔结构，其特征在于，同一侧上的所有所述腹杆呈W形状设置。

5.根据权利要求1所述的桁架式钢管混凝土索塔结构，其特征在于，所述索塔的锚固区上还设置有锚梁立板，拉索通过所述锚梁立板与所述索塔连接。

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