[发明专利]一种钢管混凝土桥塔及其施工方法

说明书

本发明涉及悬索桥技术领域，具体涉及一种钢管混凝土桥塔及其施工方法，其中桥塔结构包括若干用于约束混凝土的钢管一和沿桥塔轴向排布设置的多个固结单元，每个固结单元包括多个钢管二，钢管二沿桥塔周向横向连接相邻两个钢管一，桥塔结构能够通过在相邻两个固结单元之间的钢管一上进行切割而划分为多个拼接节段，拼接节段至少包含一个固结单元。本发明基于特定设计的钢管混凝土桥塔结构，仅沿钢管一进行切割将桥塔划分为多个拼接节段，以便于实现将桥塔结构装配化运输和高距离浇筑施工，避免了空中相贯线焊接，不仅降低了施工难度，而且焊缝质量更容易得到保证，提高了施工效率，施工方便、快捷，运输成本和施工成本低。

技术领域

本发明涉及悬索桥技术领域，特别是一种钢管混凝土桥塔及其施工方法。

背景技术

悬索桥主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，以受压为主。传统悬索桥主塔采用混凝土桥塔、钢桥塔和混合桥塔结构；其中由于混凝土桥塔承载力较高而受到广泛应用，但因自重较大，地震作用下承载力反而会较低，同时混凝土需要的砂石较多，施工成本大，且施工周期一般也长达1年以上，耗时长；钢塔自重较小，利于抗震，但用钢量大、费用较高，而且山区环境不具备大型钢构件的运输条件，且在风荷载作用下钢箱塔柱容易发生涡激振动；而混合桥塔虽然兼得了混凝土桥塔和钢塔的优点，在具有高承载力的同时能够在一定程度上减轻主塔自重，但未从根本上解决问题，仍具有混凝土桥塔和钢塔的固有缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种钢管混凝土桥塔及其施工方法，能够将大型桥塔构件预制和可拆分运输，降低山区运输难度，缩短施工周期，提高施工效率，并充分发挥钢管混凝土结构的抗压性能和桥塔立柱的截面几何特性，保证大跨径或高桥塔建设的性能需求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土桥塔，包括若干拼接节段，拼接节段包含若干钢管一和位于钢管一上的至少一个固结单元，钢管一中填充有混凝土，固结单元包括若干钢管二，钢管二沿桥塔周向横向连接相邻两个钢管一，相邻两个固结单元沿桥塔纵向间隔设置；所有拼接节段通过钢管一对接连接。

其中，固结单元用于将所有钢管一连接为整体，保证钢管混凝土桥塔结构的整体稳定性；钢管二作为腹杆构件，能够通过自身抗弯能力，传递相邻两个钢管一的不平衡轴力。本发明将悬索桥桥塔采用钢管混凝土结构形式，充分发挥了钢管混凝土材料延性好、自重轻、无需混凝土模板的特点，显著提高了桥塔的抗压承载力和施工效率；基于此，通过合理布置连接主承重钢管一的固结单元，在结构安全稳定的基础上，可适当加大固结单元之间距离，节约用钢量，减少自重、提高抗震性；同时，通过合理布置固结单元，使得桥塔能够在钢管一处划分拼接节段，而所有钢管一上对应划分节点处的连线无其余构件干涉，从而利于将桥塔划分为若干拼接节段，施工时划分的拼接节段只需进行钢管一的对接焊即可完成桥塔搭建，不需要空中相贯线焊接，焊缝质量更容易得到保证，施工效率也高；且桥塔划分为若干拼接节段后也便于运输，降低了大型构件运输难度。此外，本发明所提供的钢管混凝土桥塔通过将固结单元沿桥塔纵向间隔设置，使桥塔具有多段镂空段、整体呈格构柱的结构形式，增大了桥塔透风性，提高了抗风性能，不容易发生涡激振动。

本发明所提出的钢管混凝土桥塔，将长桥塔化繁为简，能够实现装配化预制、运输和施工，易于满足超大跨径悬索桥或高桥塔的性能需求，施工难度低，对施工环境的适应性高，且桥塔结构施工时间短，抗压承载性能高，抗风性能好，利于避免涡激振动的产生。

优选地，桥塔还包括横隔板，横隔板在单个固结单元中邻接所有钢管二；或者，桥塔还包括钢管三，钢管三在单个固结单元中连接相邻两个钢管二。横隔板/钢管三的设置提高了桥塔结构的抗扭等性能，进一步加强了结构稳定性。

优选地，当桥塔包括横隔板时，横隔板沿桥塔纵向间隔至少一个固结单元设置；当桥塔包括钢管三时，钢管三沿桥塔纵向间隔至少一个固结单元设置，保证桥塔结构足够抗弯、抗扭强度和抗压承载力的前提下，节省钢用量。