專利名稱：一種鋼主塔或鋼主拱的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，尤其涉及一種斜拉橋、懸索橋鋼 主塔或拱橋鋼主拱的鋼-混凝土結(jié)合段的結(jié)構(gòu)。
背景技術：
當斜拉橋、懸索橋主塔采用鋼主塔，拱橋主拱采用鋼主拱時，斜拉橋、懸索橋鋼主 塔與混凝土塔靴或混凝土承臺連接接頭段、或拱橋鋼主拱與混凝土拱座連接接頭段，既為 鋼_混凝土結(jié)合段。對于全鋼的主塔，鋼主塔直接與基礎的混凝土結(jié)構(gòu)連接，由于鋼_混凝 土結(jié)合段兩側(cè)材料性質(zhì)的不同，剛度、強度在此發(fā)生突變，結(jié)合段如何傳遞強大的軸力和剪 力、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛?cè)岬钠巾樳^渡，是結(jié)合段至關重要的關鍵技術。因此鋼-混凝土結(jié)合段應能 流暢的傳遞各種荷載產(chǎn)生的內(nèi)力(軸力、剪力和彎矩)和變形，并具有良好的抗疲勞和耐久 性。鋼主塔鋼_混凝土結(jié)合段常用的連接方式有螺栓錨固法和鋼主塔埋入法或者兩種方法 的組合。這兩種方式的傳力機理略有不同，螺栓錨固法主要是通過承壓板將鋼主塔的壓應 力較為均勻地傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)；而埋入法則主要通過鋼主塔鋼板與混凝土的相互作用將 鋼主塔應力以混凝土受剪切的形式傳力，這種方式中常常采用剪力連接器。目前，鋼主塔埋入法的鋼-混凝土結(jié)合段的主要型式如圖1和圖2所示，是一種全 截面連接填充混凝土的技術方案。為了把鋼主塔1的力傳遞給整個混凝土結(jié)構(gòu)(位于圖 中分界界面的下方處)的截面，在整個鋼主塔1的斷面范圍內(nèi)填充混凝土 3，并在鋼主塔1 內(nèi)設置剪力栓釘4，利用該全截面連接填充混凝土技術方案其應力傳遞明確，但剛度變化急 劇，剪力傳遞依靠鋼主塔1內(nèi)設置的剪力栓釘4，由于鋼主塔截面內(nèi)能夠布置剪力栓釘?shù)奈?置有限，因此，剪力栓釘4的個數(shù)較少(圖1和圖2中附圖標記4示出了剪力栓釘?shù)姆植记?況)，抗剪能力較低，需要依靠增加鋼主塔埋入混凝土結(jié)構(gòu)的深度增強其抗剪能力，而無限 制的增加埋入深度是不合理也是不經(jīng)濟的。

實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術，本實用新型提供一種鋼主塔或鋼主拱的新型鋼_混凝土結(jié)合 段的構(gòu)造。本實用新型通過在鋼主塔側(cè)設置伸出肢和增加剪力栓釘，在顯著提高鋼-混凝 土結(jié)合段的受力性能的基礎上使鋼主塔埋入混凝土結(jié)構(gòu)的深度合理，從而解決了現(xiàn)有技 術中鋼-混凝土結(jié)合段抗疲勞性差的技術問題，并為今后類似結(jié)構(gòu)的設計奠定了技術基 礎，本實用新型具有非常重要的現(xiàn)實意義。本實用新型中所提及到的“伸出肢”是指位于 鋼_混凝土結(jié)合段的混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，擴大鋼主塔與混凝土結(jié)構(gòu)接觸面的加勁構(gòu)造。為了解決上述技術問題，本實用新型予以實現(xiàn)的技術方案是鋼主塔或鋼主拱的 新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造包括鋼主塔和混凝土結(jié)構(gòu)，所述鋼主塔的接頭端部與所述混 凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部之間設置有連接件，所述鋼主塔的接頭端部設置有鋼主塔承壓鋼板， 所述連接件包括剪力栓釘，所述鋼主塔上靠近接頭端的一段內(nèi)設置有填芯混凝土，從而形 成一從鋼主塔過渡到混凝土結(jié)構(gòu)的過渡段，所述鋼主塔的接頭端部的斷面形狀小于所述混凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部的斷面形狀，所述鋼主塔有一段埋入到所述混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，在埋入段 的鋼主塔上設有沿其斷面形狀向外延伸的伸出肢，所述伸出肢為矩形或梯形的加勁鋼板， 所述伸出肢上設置有剪力栓釘。本實用新型鋼主塔或鋼主拱的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其中，所述鋼主塔 為斜拉橋、懸索橋鋼主塔或拱橋鋼主拱；所述混凝土結(jié)構(gòu)為混凝土塔靴、混凝土承臺或混凝 土拱座。本實用新型的一個最佳技術方案是與所述剪力栓釘交叉的設置有X、Y方向分布 的PBL，分布所述PBL的面積大于鋼主塔上所述剪力栓釘?shù)姆植济娣e。沿所述鋼主塔的接頭 端部和所述混凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部縱向設置有預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋，所述預應 力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋貫穿于所述過渡段和所述混凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部，所述預應力 鋼束和/或精軋螺紋鋼筋一端錨固在所述鋼主塔承壓鋼板上，另一端錨固在所述混凝土結(jié) 構(gòu)內(nèi)。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是(1)由于本實用新型鋼_混凝土結(jié)合段結(jié)構(gòu)中的鋼主塔接頭端部的鋼主塔承壓鋼 板采用厚鋼板，因此，可以有效地保證軸向力傳遞均勻及預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋 錨固的要求；(2)本實用新型鋼_混凝土結(jié)合段的連接件采用剪力栓釘+PBL的組合形式，采用 該結(jié)構(gòu)的連接件進行剪力傳遞，可以提高結(jié)合段的抗剪強度；(3)本實用新型鋼-混凝土結(jié)合段，其中的鋼主塔設置有向塔外的伸出肢，該伸出 肢上采用剪力栓釘+PBL的組合形式進行剪力傳遞，增加了鋼主塔截面剪力栓釘及PBL的數(shù) 量，增大了剪力栓釘與混凝土的結(jié)合面，不僅更進一步增強了抗剪能力，使混凝土防裂能力 得到了提高，使結(jié)構(gòu)的可靠性顯著增強，而且可以減小鋼主塔埋入混凝土結(jié)構(gòu)的深度，使該 方案更具合理性；(4)本實用新型鋼_混凝土結(jié)合段，其中，沿軸向并貫穿于所述鋼主塔接頭端部和 所述混凝土接頭端部設置有預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋，采用強大的預應力鋼束與精 軋螺紋鋼筋配合使用，可以有效地抵抗活載產(chǎn)生的彎矩。綜上，本實用新型鋼_混凝土結(jié)合段可以廣泛應用于各種斜拉橋、懸索橋的鋼主 塔與混凝土結(jié)構(gòu)(即混凝土塔靴或混凝土承臺)，以及拱橋鋼拱圈與混凝土拱腳的結(jié)合 段，解決了現(xiàn)有技術中鋼-混凝土結(jié)合段抗疲勞性差的技術難題，可以顯著提高結(jié)合段的 受力性能。

圖1是現(xiàn)有技術中一種鋼_混凝土結(jié)合型式的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示鋼_混凝土結(jié)合段的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型鋼_混凝土結(jié)合段的一最佳實施方案的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示鋼_混凝土結(jié)合段的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1—鋼主塔 2——混凝土結(jié)構(gòu) 3——填芯混凝土 4、71——剪力栓釘 5——預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋 6——PBL 7——伸出肢8——鋼主塔承壓鋼板 9——過渡段具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。如圖3和圖4所示，本實用新型一種鋼主塔或鋼主拱的新型鋼_混凝土結(jié)合段的 構(gòu)造，包括鋼主塔1和混凝土結(jié)構(gòu)2，所述鋼主塔1為斜拉橋、懸索橋鋼主塔或拱橋鋼主拱； 所述混凝土結(jié)構(gòu)2根據(jù)橋型的不同是混凝土塔靴、混凝土承臺或混凝土拱座。所述鋼主塔1 的接頭端部與所述混凝土結(jié)構(gòu)2的接頭端部之間設置有連接件，所述鋼主塔1的接頭端部 設置有鋼主塔承壓鋼板8，該鋼主塔承壓鋼板8采用厚鋼板制成，其厚度為60至100mm，可 以有效地保證軸向力傳遞均勻及預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋錨固的要求；所述連接件 包括剪力栓釘4和/或PBL6，所述鋼主塔1上靠近接頭端的一段內(nèi)設置有填芯混凝土 3，從 而形成一從鋼主塔過渡到混凝土結(jié)構(gòu)的過渡段9，所述鋼主塔1的接頭端部的斷面形狀小 于所述混凝土結(jié)構(gòu)2的接頭端部的斷面形狀，所述鋼主塔1有一段埋入到所述混凝土結(jié)構(gòu) 2內(nèi)，在埋入段的鋼主塔1上設有沿其斷面形狀向外延伸的伸出肢7，所述伸出肢7為矩形 或梯形的加勁鋼板，所述伸出肢7上設置有剪力栓釘71。本實用新型的一個最佳實施方案，如圖4所示，該伸出肢7上采用剪力栓釘+PBL 的組合形式進行剪力傳遞，即與所述剪力栓釘4、71交叉的設置有X、Y方向分布的PBL6， 分布所述PBL6的面積大于鋼主塔1上所述剪力栓釘4、71的分布面積，從而增加了鋼主塔 截面剪力栓釘及PBL的數(shù)量，增大了剪力栓釘與混凝土的結(jié)合面，不僅更進一步增強了抗 剪能力，使混凝土防裂能力得到了提高，其結(jié)構(gòu)的可靠性顯著增強，而且可以減小鋼主塔埋 入混凝土結(jié)構(gòu)的深度，因此，該方案更具合理性[0023]本實用新型中沿所述鋼主塔1的接頭端部和所述混凝土結(jié)構(gòu)2的接頭端部縱向設 置有預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋5，所述預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋5貫穿于所述 過渡段9和所述混凝土結(jié)構(gòu)2的接頭端部，所述預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋5 —端錨 固在所述鋼主塔承壓鋼板8上，另一端錨固在所述混凝土結(jié)構(gòu)2內(nèi)。采用強大的預應力鋼 束與精軋螺紋鋼筋配合使用，可以有效地抵抗活載產(chǎn)生的彎矩。下面是利用本實用新型最佳實施方案對一座雙塔雙索面鋼斜拉橋的設計方案。該橋的跨徑布置為150+450+150m，橋?qū)?7m。主塔采用鋼主塔，鋼主塔與基礎混凝 土承臺連接方式采用本實用新型中最佳實施例的技術方案，具體形式為鋼主塔柱伸入下 塔墩4m，并在鋼主塔柱內(nèi)下塔墩以上4m范圍內(nèi)灌注C50混凝土。在鋼主塔柱埋入段的壁板 及腹板上開Φ 60mm圓孔，穿Φ 25mm HRB335鋼筋與進入該孔的混凝土形成PBL剪力鍵，在下 塔墩以上4m范圍內(nèi)的的鋼主塔柱內(nèi)表面按20Cmx20Cm間隔設置Φ22χ170πιπι圓柱頭焊釘， 由兩者共同把主塔受壓時產(chǎn)生的剪力以混凝土受壓的形式均勻的傳遞到基礎上。由于鋼主 塔傾斜而塔底在同一水平面上，導致其埋入下塔墩部分并不均勻，為使受力更均勻，設計中 PBL剪力鍵采用扇形布置形式。主塔受拉或受彎時產(chǎn)生的拉應力，則由錨固在主墩承臺及 鋼主塔柱之間的預應力鋼束承受，同時加設精軋螺紋鋼筋以減少預壓力的不均勻性。布置 形式為一個下塔墩內(nèi)對稱均勻布置預應力鋼束和精軋螺紋鋼筋共22排，每排6根。其中 在鋼主塔頂?shù)拙壐髟O置3排19Φ815.20預應力鋼束，中間的16排為精軋螺紋鋼筋。預應 力鋼束及精軋螺紋鋼筋均平行于鋼主塔中心線，既保證預加力使塔身均勻受壓，又利于PBL剪力鍵在其間的均勻布置。預應力鋼筋及精軋螺紋鋼筋錨固端交錯設置于承臺底面以上 1. 5m的水平面上，張拉端設置于塔柱內(nèi)距下塔墩頂面4m的平面上。 盡管上面結(jié)合圖對本實用新型進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具 體實施方式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人 員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些 均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求一種鋼主塔或鋼主拱的新型鋼 混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，包括鋼主塔(1)和混凝土結(jié)構(gòu)(2)，所述鋼主塔(1)的接頭端部與所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)的接頭端部之間設置有連接件，所述鋼主塔(1)的接頭端部設置有鋼主塔承壓鋼板(8)，所述連接件包括剪力栓釘(4)，所述鋼主塔(1)上靠近接頭端的一段內(nèi)設置有填芯混凝土(3)，從而形成一從鋼主塔過渡到混凝土結(jié)構(gòu)的過渡段(9)，所述鋼主塔(1)的接頭端部的斷面形狀小于所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)的接頭端部的斷面形狀，其特征在于，所述鋼主塔(1)有一段埋入到所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)，在埋入段的鋼主塔上設有沿其斷面形狀向外延伸的伸出肢(7)，所述伸出肢(7)為矩形或梯形的加勁鋼板，所述伸出肢(7)上設置有剪力栓釘(71)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼主塔或鋼主拱的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其特征在于 所述鋼主塔(1)為斜拉橋、懸索橋鋼主塔或拱橋鋼主拱；所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)為混凝土塔 靴、混凝土承臺或混凝土拱座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼主塔或鋼主拱的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其特征在于 與所述剪力栓釘(4、71)交叉的設置有X、Y方向分布的PBL(6)，分布所述PBL(6)的面積大 于鋼主塔(1)上所述剪力栓釘(4、71)的分布面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述鋼主塔或鋼主拱的新型鋼_混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，其 特征在于沿所述鋼主塔(1)的接頭端部和所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)的接頭端部縱向設置有預 應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋(5)，所述預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋(5)貫穿于所述過 渡段(9)和所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)的接頭端部，所述預應力鋼束和/或精軋螺紋鋼筋(5) — 端錨固在所述鋼主塔承壓鋼板(8)上，另一端錨固在所述混凝土結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種鋼主塔或鋼主拱的新型鋼-混凝土結(jié)合段的構(gòu)造，包括鋼主塔和混凝土結(jié)構(gòu)，鋼主塔的接頭端部與混凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部之間設置有剪力栓釘，鋼主塔的接頭端部設置有鋼主塔承壓鋼板，鋼主塔上靠近接頭端的一段內(nèi)設置有填芯混凝土，從而形成一從鋼主塔過渡到混凝土結(jié)構(gòu)的過渡段，鋼主塔的接頭端部的斷面形狀小于混凝土結(jié)構(gòu)的接頭端部的斷面形狀，鋼主塔有一段埋入到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，在埋入段的鋼主塔上設有沿其斷面形狀向外延伸的伸出肢，伸出肢上設置有剪力栓釘。本實用新型在顯著提高鋼-混凝土結(jié)合段的受力性能的基礎上使鋼主塔埋入混凝土結(jié)構(gòu)的深度合理，解決了現(xiàn)有技術中鋼-混凝土結(jié)合段抗疲勞性差的技術問題。
文檔編號E01D11/02GK201648968SQ201020185870
公開日2010年11月24日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者何玉寶, 劉旭鍇, 孫東利, 張一卓, 張強, 戴少雄, 曹景, 李偉, 李焱, 謝斌, 陸華臻 申請人:天津市市政工程設計研究院