[发明专利]一种桥塔上横梁及其设计方法

权利要求书

1.一种桥塔上横梁，其特征在于，其包括：

顶板(1)，其两端用于连接在塔柱(8)上；

两个腹板(2)，其用于连接在塔柱(8)上，两个所述腹板(2)布置在所述顶板(1)的下方，两个所述腹板(2)与所述顶板(1)相连，并整体合围形成槽型混凝土构件；

多根预应力束(9)，其用于连接在所述塔柱(8)上，其中一部分预应力束(9)穿设于所述顶板(1)中，另一部分预应力束(9)穿设于所述腹板(2)中，多根所述预应力束(9)与所述槽型混凝土构件形成槽型预应力混凝土结构。

2.如权利要求1所述的桥塔上横梁，其特征在于：

所述顶板(1)的两端均设有用于降低应力集中的第一结构；

所述顶板(1)和腹板(2)的连接处设有用于降低应力集中的第二结构；

所述腹板(2)的两端均设有用于降低应力集中的第三结构，所述第一结构的一部分靠近所述第二结构，并且所述第二结构和第三结构通过该部分连接。

3.如权利要求2所述的桥塔上横梁，其特征在于，所述第一结构包括：

第一倒角连接部(6)，其沿所述顶板(1)的宽度方向设置在所述槽型混凝土构件的槽壁上，并与所述顶板(1)连接；

第二倒角连接部(3)，其位于所述顶板(1)的上方，并与顶板(1)连接；所述第二倒角连接部(3)顶部的标高与所述塔柱(8)塔顶的标高相等；两个所述第一结构中的第二倒角连接部(3)与顶板(1)形成通道(11)。

4.如权利要求3所述的桥塔上横梁，其特征在于，所述第三结构包括：

第三倒角连接部(7)，其设置在所述腹板(2)的底部，并用于和塔柱(8)连接；

第四倒角连接部(5)，其位于两个所述腹板(2)相对的一面上，其一端与所述第三倒角连接部(7)连接，另一端竖直向上延伸与所述第一倒角连接部(6)连接。

5.如权利要求3所述的桥塔上横梁，其特征在于：所述第二结构包括位于所述槽型混凝土构件的槽壁上的第五倒角连接部(4)，所述第五倒角连接部(4)的两端沿所述顶板(1)的长度方向延伸，并与所述第一倒角连接部(6)连接。

6.一种桥塔，其特征在于，其包括：

两个塔柱(8)；以及，

如权利要求1至5任一所述的桥塔上横梁，所述桥塔上横梁安装在两个所述塔柱(8)之间。

7.一种如权利要求1所述的桥塔上横梁的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取计算参数，所述计算参数包括根初步确定的顶板(1)和腹板(2)的厚度，以及顶板(1)的宽度，预应力束(9)的根数和直径；

根据计算参数得出梁高，并与所述计算参数形成上横梁的结构参数；

根据结构参数，建立桥塔上横梁的有限元分析模型并分析在不同工况下桥塔上横梁是否均满足设计要求；

若均满足设计要求，则将所述结构参数作为桥塔上横梁的设计参数；否则，重新获取计算参数。

8.如权利要求7所述的桥塔上横梁的设计方法，所述梁高的设计要求包括抗弯要求和抗扭要求，其特征在于：

满足抗弯要求的梁高尺寸计算公式为：

满足抗扭要求的梁高尺寸计算公式为：

其中N为上横梁所受的轴向力，N_p为预应力束(9)引起的附加轴向力，b为顶板(1)的宽度，t₁为顶板(1)的厚度，t₂为腹板(2)的厚度，[σ]为上横梁的容许应力，T为上横梁所受的扭矩，t_max为设计控制点处的壁厚，b为顶板(1)宽度，[τ]为上横梁的容许剪应力，h₁为满足抗弯要求的上横梁梁高，h₂为满足抗扭要求的上横梁梁高。