一种钢混组合结构索塔的制作方法

本发明涉及桥梁结构工程领域，特别涉及一种钢混组合结构索塔。

背景技术：

1、索塔是缆索承重桥梁(包括斜拉桥和悬索桥)的重要承重结构，现有的工程实践中最常用的桥塔形式为混凝土桥塔。对于西部山区高烈度地震区采用混凝土桥塔而言，一方面混凝土索塔由于结构自重大从而地震力较大，若要满足抗震设计各阶段设防要求，则需配很密的钢筋，对混凝土的振捣密实会带来较大的不利影响；桥塔地震响应较大也会导致基础规模增加较多，而且混凝土索塔刚度大，地震作用下地震能量不易释放，易形成开裂破坏与塑性铰；高烈度区混凝土索塔的自重与地震响应间的矛盾导致塔柱截面不断增大，使得施工困难、工程造价不断增高。

2、并且，混凝土桥塔容易开裂，特别是斜拉桥的桥塔在日照温差和斜拉索索力作用下，塔身极易开裂，从而加速混凝土的碳化和内部钢筋的锈蚀程度，降低结构全寿命周期的耐久性；混凝土桥塔需要现场绑扎大量的钢筋、浇筑混凝土，工作量繁重，需要大量的人工操作，桥梁现场施工工业化程度低、劳动强度高、施工工期长、对环境影响也较大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对混凝土索塔的抗震安全风险高、施工难度大和施工工期长、效率低的问题，提供一种钢混组合结构索塔。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种钢混组合结构索塔，包括塔柱，所述塔柱之间连接有若干横梁，所述塔柱包括钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁，多个所述钢管混凝土柱通过所述钢箱混凝土壁连接形成单箱单室结构；

4、所述钢管混凝土柱包括钢管和位于所述钢管内部的第一混凝土，所述钢箱混凝土壁包括钢箱和位于所述钢箱内部的第二混凝土，相邻所述钢管之间通过所述钢箱相连接。

5、本技术所述的钢混组合结构索塔，包括塔柱，塔柱包括钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁，多个钢管混凝土柱通过钢箱混凝土壁连接形成单箱单室结构，与混凝土桥塔相比，在保证塔柱刚度和承载力相同的前提下，可大大减小塔柱的外轮廓尺寸，有效节约施工成本，并且，塔柱采用钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁的组合结构，与混凝土桥塔相比，其施工更加便捷，工序优化，降低了施工难度和缩短了施工周期，同时，钢管混凝土柱包括钢管和位于钢管内部的第一混凝土，钢箱混凝土壁包括钢箱和位于钢箱内部的第二混凝土，相邻钢管之间通过钢箱相连接，钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁能够充分利用钢材强度高、塑性好和韧性好以及混凝土受压强度高的优点，来提高结构本身的受压强度和结构延性，从而提高钢混组合结构的承载力，进一步地，钢混组合结构由于具有承载力高、塑性和韧性良好的优点，在抗震方面的延性和韧性更好，吸收地震能量的能力更强，更加适应地震荷载不确定性的特点，可以最大限度的保证结构在强烈地震作用下的安全，有效保障索塔安全性能，并且，钢管和钢箱可以充当混凝土施工的模板，无需额外使用模板，并将混凝土结构与外界隔绝，耐久性更加出色。

6、优选地，所述钢箱包括相对设置的外壁板和内壁板，所述外壁板和所述内壁板连接在所述钢管侧壁上；

7、所述外壁板、所述内壁板和所述钢管侧壁形成浇筑区域，所述第二混凝土填充在所述浇筑区域内。

8、通过钢管和钢箱组成空心薄壁结构，再分别向钢管和钢箱内灌注第一混凝土和第二混凝土，形成单箱单室的钢混组合结构，在保障塔柱强度的同时，减少塔柱的自身重量，由于塔柱的自身重量减少，降低其在地震作用下的受力，使其能够适应地震高烈度区。

9、优选地，所述钢箱还包括水平连接件和竖向连接件，所述水平连接件和所述竖向连接件设置在所述外壁板和所述内壁板之间。

10、通过水平连接件和竖向连接件将外壁板和内壁板连接成整体，同时也对钢箱起到加固作用，有效控制第二混凝土浇筑时的钢箱结构变形。

11、优选地，所述钢箱还包括第一水平加劲肋，所述第一水平加劲肋横向设置在所述外壁板和所述内壁板上；

12、所述钢箱还包括第二水平加劲板，所述第二水平加劲板横向连接在所述钢管侧壁上，所述第二水平加劲板和所述第一水平加劲肋连接形成环状结构。

13、通过在外壁板和内壁板上设置第一水平加劲肋，来增加外壁板和内壁板的结构的强度和稳定性，从而提高钢箱的整体承载能力和抗震性能，同时，在钢管侧壁上设置第二水平加劲板，第二水平加劲板和第一水平加劲肋连接形成环状结构，从而增加钢箱与钢管之间的连接强度，进而增强塔柱的整体强度。

14、优选地，所述钢箱还包括第一竖向加劲肋，所述第一竖向加劲肋竖向贯穿所述第一水平加劲肋和所述第二水平加劲板，且所述第一竖向加劲肋与所述外壁板或所述内壁板相连接；

15、还包括第二竖向加劲板，所述第二竖向加劲板竖向贯穿所述第二水平加劲板，且所述第二竖向加劲板与所述钢管侧壁相连接。

16、第一竖向加劲肋竖向贯穿第一水平加劲肋和第二水平加劲板，从而使第一竖向加劲肋和第一水平加劲肋、第二水平加劲板在外壁板或内壁板上形成网格结构，第二竖向加劲板竖向贯穿第二水平加劲板，使第二竖向加劲板和第二水平加劲板在钢管侧壁上也形成网格结构，通过网格结构来提高钢箱整体刚度，同时，网格结构也能增加钢箱、钢管与第二混凝土之间的连接强度，实现钢箱、钢管与第二混凝土的协同工作效果，从而有效发挥钢混组合结构的性能。

17、优选地，还包括竖向设置的第一pbl剪力连接键，所述第一pbl剪力连接键竖向贯穿所述第一水平加劲肋和所述第二水平加劲板；

18、还包括水平设置的第二pbl剪力连接键，所述第二pbl剪力连接键水平贯穿所述第一竖向加劲肋和所述第二竖向加劲板。

19、通过设置第一pbl剪力连接键和第二pbl剪力连接键，进一步提高钢箱与第二混凝土之间的连接，增强钢箱与第二混凝土的协同工作效果。

20、优选地，相邻所述第一竖向加劲肋之间设置至少两条所述第一pbl剪力连接键，相邻所述第一pbl剪力连接键之间设置有第二剪力钉；

21、所述第一pbl剪力连接键和所述第一竖向加劲肋之间的间距与所述第一pbl剪力连接键和所述第二剪力钉之间的间距相等；

22、相邻所述第二竖向加劲板之间设置有一条所述第一pbl剪力连接键。

23、优选地，相邻所述第一水平加劲肋之间设置至少两条所述第二pbl剪力连接键，且所述第二pbl剪力连接键与所述第二剪力钉相抵接。

24、优选地，沿所述钢管轴线方向，在所述内壁板上间隔设置有环形横隔板。通过在内壁板上设置环形横隔板，来加强钢管与钢箱之间的连接，有效防止塔柱受扭时钢管混凝土柱与钢箱混凝土壁之间产生畸变，避免塔柱出现损坏。

25、优选地，所述钢管的直径大于等于1.5m；

26、所述外壁板和所述内壁板之间的距离为0.9m～1m。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果：

28、本技术所述的钢混组合结构索塔，包括塔柱，塔柱包括钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁，多个钢管混凝土柱通过钢箱混凝土壁连接形成单箱单室结构，与混凝土桥塔相比，在保证塔柱刚度和承载力相同的前提下，可大大减小塔柱的外轮廓尺寸，有效节约施工成本，并且，塔柱采用钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁的组合结构，与混凝土桥塔相比，其施工更加便捷，工序优化，降低了施工难度和缩短了施工周期，同时，钢管混凝土柱包括钢管和位于钢管内部的第一混凝土，钢箱混凝土壁包括钢箱和位于钢箱内部的第二混凝土，相邻钢管之间通过钢箱相连接，钢管混凝土柱和钢箱混凝土壁能够充分利用钢材强度高、塑性好和韧性好以及混凝土受压强度高的优点，来提高结构本身的受压强度和结构延性，从而提高钢混组合结构的承载力，进一步地，钢混组合结构由于具有承载力高、塑性和韧性良好的优点，在抗震方面的延性和韧性更好，吸收地震能量的能力更强，更加适应地震荷载不确定性的特点，可以最大限度的保证结构在强烈地震作用下的安全，有效保障索塔安全性能，并且，钢管和钢箱可以充当混凝土施工的模板，无需额外使用模板，并将混凝土结构与外界隔绝，耐久性更加出色。