[实用新型]一种钢主塔或钢主拱的新型钢-混凝土结合段的构造

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钢-混凝土结合段的构造，尤其涉及一种斜拉桥、悬索桥钢主塔或拱桥钢主拱的钢-混凝土结合段的结构。

背景技术

当斜拉桥、悬索桥主塔采用钢主塔，拱桥主拱采用钢主拱时，斜拉桥、悬索桥钢主塔与混凝土塔靴或混凝土承台连接接头段、或拱桥钢主拱与混凝土拱座连接接头段，既为钢-混凝土结合段。对于全钢的主塔，钢主塔直接与基础的混凝土结构连接，由于钢-混凝土结合段两侧材料性质的不同，刚度、强度在此发生突变，结合段如何传递强大的轴力和剪力、实现结构刚柔的平顺过渡，是结合段至关重要的关键技术。因此钢-混凝土结合段应能流畅的传递各种荷载产生的内力(轴力、剪力和弯矩)和变形，并具有良好的抗疲劳和耐久性。钢主塔钢-混凝土结合段常用的连接方式有螺栓锚固法和钢主塔埋入法或者两种方法的组合。这两种方式的传力机理略有不同，螺栓锚固法主要是通过承压板将钢主塔的压应力较为均匀地传递给混凝土结构；而埋入法则主要通过钢主塔钢板与混凝土的相互作用将钢主塔应力以混凝土受剪切的形式传力，这种方式中常常采用剪力连接器。

目前，钢主塔埋入法的钢-混凝土结合段的主要型式如图1和图2所示，是一种全截面连接填充混凝土的技术方案。为了把钢主塔1的力传递给整个混凝土结构(位于图中分界界面的下方处)的截面，在整个钢主塔1的断面范围内填充混凝土3，并在钢主塔1内设置剪力栓钉4，利用该全截面连接填充混凝土技术方案其应力传递明确，但刚度变化急剧，剪力传递依靠钢主塔1内设置的剪力栓钉4，由于钢主塔截面内能够布置剪力栓钉的位置有限，因此，剪力栓钉4的个数较少(图1和图2中附图标记4示出了剪力栓钉的分布情况)，抗剪能力较低，需要依靠增加钢主塔埋入混凝土结构的深度增强其抗剪能力，而无限制的增加埋入深度是不合理也是不经济的。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种钢主塔或钢主拱的新型钢-混凝土结合段的构造。本实用新型通过在钢主塔侧设置伸出肢和增加剪力栓钉，在显著提高钢-混凝土结合段的受力性能的基础上使钢主塔埋入混凝土结构的深度合理，从而解决了现有技术中钢-混凝土结合段抗疲劳性差的技术问题，并为今后类似结构的设计奠定了技术基础，本实用新型具有非常重要的现实意义。本实用新型中所提及到的“伸出肢”是指：位于钢-混凝土结合段的混凝土结构内，扩大钢主塔与混凝土结构接触面的加劲构造。

为了解决上述技术问题，本实用新型予以实现的技术方案是：钢主塔或钢主拱的新型钢-混凝土结合段的构造包括钢主塔和混凝土结构，所述钢主塔的接头端部与所述混凝土结构的接头端部之间设置有连接件，所述钢主塔的接头端部设置有钢主塔承压钢板，所述连接件包括剪力栓钉，所述钢主塔上靠近接头端的一段内设置有填芯混凝土，从而形成一从钢主塔过渡到混凝土结构的过渡段，所述钢主塔的接头端部的断面形状小于所述混凝土结构的接头端部的断面形状，所述钢主塔有一段埋入到所述混凝土结构内，在埋入段的钢主塔上设有沿其断面形状向外延伸的伸出肢，所述伸出肢为矩形或梯形的加劲钢板，所述伸出肢上设置有剪力栓钉。

本实用新型钢主塔或钢主拱的新型钢-混凝土结合段的构造，其中，所述钢主塔为斜拉桥、悬索桥钢主塔或拱桥钢主拱；所述混凝土结构为混凝土塔靴、混凝土承台或混凝土拱座。

本实用新型的一个最佳技术方案是：与所述剪力栓钉交叉的设置有X、Y方向分布的PBL，分布所述PBL的面积大于钢主塔上所述剪力栓钉的分布面积。沿所述钢主塔的接头端部和所述混凝土结构的接头端部纵向设置有预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋，所述预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋贯穿于所述过渡段和所述混凝土结构的接头端部，所述预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋一端锚固在所述钢主塔承压钢板上，另一端锚固在所述混凝土结构内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)由于本实用新型钢-混凝土结合段结构中的钢主塔接头端部的钢主塔承压钢板采用厚钢板，因此，可以有效地保证轴向力传递均匀及预应力钢束和/或精轧螺纹钢筋锚固的要求；

(2)本实用新型钢-混凝土结合段的连接件采用剪力栓钉+PBL的组合形式，采用该结构的连接件进行剪力传递，可以提高结合段的抗剪强度；

(3)本实用新型钢-混凝土结合段，其中的钢主塔设置有向塔外的伸出肢，该伸出肢上采用剪力栓钉+PBL的组合形式进行剪力传递，增加了钢主塔截面剪力栓钉及PBL的数量，增大了剪力栓钉与混凝土的结合面，不仅更进一步增强了抗剪能力，使混凝土防裂能力得到了提高，使结构的可靠性显著增强，而且可以减小钢主塔埋入混凝土结构的深度，使该方案更具合理性；