一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板制造技术

用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板，以有效提高腹板的受剪承载力、抗压承载力和延性，减轻自重的同时也减少了结构地震响应，且便于施工。所述腹板由波折钢板、腹板混凝土和半开口剪力连接件构成，波折钢板沿腹板厚度方向间隔设置一对，波折钢板的波峰部、波谷部沿腹板宽度方向延伸，波折钢板宽度方向两端与方钢管混凝土立柱的方钢管外壁焊接。所述半开口剪力连接件沿腹板高度方向等距间隔设置，按腹板宽度通长设置，对应焊接固定在该对波折钢板的内壁上；所述腹板混凝土灌注填充该对波折钢板之间的空腔，通过半开口剪力连接件与两侧波折钢板连接形成结构整体。件与两侧波折钢板连接形成结构整体。件与两侧波折钢板连接形成结构整体。

A corrugated steel plate concrete composite web for the tower of square steel tube suspension bridge

【技术实现步骤摘要】
一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板


[0001]本专利技术涉及桥梁，特别涉及一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板。

技术介绍

[0002]悬索桥索塔，作为高耸结构，不仅承担主缆的竖向荷载外，还要承担地震和风荷载的水平作用，而且随跨径增加，塔的高度增加，对其侧向刚度和延性提出了更高要求。传统钢筋混凝土索塔延性和耗能能力差，不能满足强震下的地震水平抗力需求。钢管混凝土组合索塔作为一种延性更好的结构形式，应运而生。
[0003]方钢管混凝土悬索桥索塔，以竖直方钢管混凝土为立柱，即在方钢管内灌注c80混凝土形成方钢管混凝土立柱，相邻两方钢管混凝土立柱之间通过钢筋混凝土腹板或者钢板连接，组成箱型框架结构。
[0004]传统的钢筋混凝土腹板竖向刚度大，能承受竖向荷载，但抗剪能力弱，容易脆性破坏。而钢板延性好，耗能能力强，可作为一种性能优异的消能减震构件，但是面外刚度小，承受竖向荷载能力弱，容易先于材料强度破坏前发生失稳屈曲，不能充分发挥材料耗能特点。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板，以有效提高腹板的受剪承载力、抗压承载力和延性，减轻自重的同时也减少了结构地震响应，且便于施工。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板，悬索桥索塔塔柱包括方钢管混凝土立柱和腹板，相邻两方钢管混凝土立柱之间通过腹板连接形成箱型框架结构，其特征是：所述腹板由波折钢板、腹板混凝土和半开口剪力连接件构成；所述波折钢板沿腹板厚度方向间隔设置一对，波折钢板的波峰部、波谷部沿腹板宽度方向延伸，波折钢板宽度方向两端与方钢管混凝土立柱的方钢管外壁焊接；所述半开口剪力连接件沿腹板高度方向等距间隔设置，按腹板宽度通长设置，对应焊接固定在该对波折钢板的内壁上；所述腹板混凝土灌注填充该对波折钢板之间的空腔，通过半开口剪力连接件与两侧波折钢板连接形成结构整体。
[0008]本专利技术的有益效果主要体现在如下方面：
[0009]一、在方钢管悬索桥索塔结构中引入一种组合腹板体系，由两片波折钢板和中间浇筑的混凝土形成，相比平直钢板，波折的存在大大提高了平薄钢板的面外刚度，波纹的外形可以通过人为设计，提高受剪屈曲承载力，使得它在水平剪力下不发生屈曲，承载力退化缓慢，滞回性能好；平直钢板屈曲引起的抗剪承载能力下降迅速、滞回曲线欠饱满的问题将得到改善；
[0010]二、腹板混凝土灌注填充该对波折钢板之间的空腔，为腹板提供竖向抗压承载力，
弥补了波折腹板轴向抗压能力弱的缺点。通过半开口剪力连接件与两侧波折钢板连接形成结构整体，破坏形态为钢板先屈服，混凝土再压碎，承载力高，延性好；
[0011]三、与传统钢筋混凝土腹板相比较，波折钢板混凝土组合腹板可以更薄，减轻自重，这样又减小了地震响应；
[0012]四、施工中以波折钢板作为腹板浇筑的外模板，减少了立模工序，简化了施工工序，有利于确保工期和降低索塔建造成本。
附图说明
[0013]本说明书包括如下五幅附图：
[0014]图1是方钢管悬索桥索塔的侧视图；
[0015]图2是方钢管悬索桥索塔的立面图；
[0016]图3是方钢管悬索桥索塔的断面图；
[0017]图4是方钢管悬索桥索塔的立面图；
[0018]图5是沿图4中A
‑
A线的剖视图。
[0019]图中示出构件和对应的标记：方钢管混凝土立柱10、方钢管11、立柱混凝土12、腹板20、波折钢板21、腹板混凝土22、半开口剪力连接件23。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0021]参照图1和图2，本专利技术的一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板，悬索桥索塔塔柱包括方钢管混凝土立柱10和腹板20，相邻两方钢管混凝土立柱10之间通过腹板20连接形成箱型框架结构。所述腹板20由波折钢板21、腹板混凝土22和半开口剪力连接件23构成。所述波折钢板21沿腹板20厚度方向间隔设置一对，波折钢板21的波峰部、波谷部沿腹板20宽度方向延伸，波折钢板21宽度方向两端与方钢管混凝土立柱10的方钢管11外壁焊接。所述半开口剪力连接件23沿腹板20高度方向等距间隔设置，按腹板20宽度通长设置，对应焊接固定在该对波折钢板21的内壁上。所述腹板混凝土22灌注填充该对波折钢板21之间的空腔，通过半开口剪力连接件23与两侧波折钢板21连接形成结构整体。
[0022]参照图3，本专利技术在方钢管悬索桥索塔结构中引入一种组合腹板体系，由两片波折钢板21和中间浇筑的混凝土形成，相比平直钢板，波折的存在大大提高了平薄钢板的面外刚度，波纹的外形可以通过人为设计，提高受剪屈曲承载力，使得它在水平剪力下不发生屈曲，平直钢板屈曲引起的抗剪承载能力下降迅速、滞回曲线欠饱满的问题将得到改善。腹板混凝土22灌注填充该对波折钢板21之间的空腔，为腹板20提供竖向抗压承载力，弥补了波折腹板轴向抗压能力弱的缺点。通过半开口剪力连接件23与两侧波折钢板21连接形成结构整体，破坏形态为钢板先屈服，混凝土再压碎，承载力高，延性好。
[0023]参照图5，所述开口剪力连接件23焊接固定在波折钢板21波谷部的内壁上。所述腹板混凝土22采用C50高性能砼，高性能砼具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土，组成材料中必须含有矿物掺合料和高效减水剂，二者双掺能更好的发挥掺合料的填充效应，使得混凝土具有更好的流动性、强度和耐久性。
[0024]参照图3，与传统钢筋混凝土腹板相比较，波折钢板混凝土组合腹板可以更薄，减
轻自重，这样又减小了地震响应。施工中以波折钢板作为腹板浇筑的外模板，减少了立模工序，简化了施工工序，有利于确保工期和降低索塔建造成本。
[0025]通过对一座主跨1290m的钢桁梁悬索桥进行对比设计，该桥桥宽28m,桥塔高200m。传统混凝土索塔方案与采用本专利技术的索塔方案的经济指标比较如下表：
[0026]表索塔方案比较
[0027][0028]由上表可见，该结构形式与混凝土桥塔相比，造价节约4500万，工期节约130天，经济效益明显。
[0029]以上所述只是用图解说明本专利技术种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板的一些原理，并非是要将本专利技术局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本专利技术所申请的专利范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于方钢管悬索桥索塔的波折钢板混凝土组合腹板，悬索桥索塔塔柱包括方钢管混凝土立柱(10)和腹板(20)，相邻两方钢管混凝土立柱(10)之间通过腹板(20)连接形成箱型框架结构，其特征是：所述腹板(20)由波折钢板(21)、腹板混凝土(22)和半开口剪力连接件(23)构成；所述波折钢板(21)沿腹板(20)厚度方向间隔设置一对，波折钢板(21)的波峰部、波谷部沿腹板(20)宽度方向延伸，波折钢板(21)宽度方向两端与方钢管混凝土立柱(10)的方钢管(11)外壁焊接；所述半开口剪力连接件(23)沿腹板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶齐宇，周霆，徐其刚，古锐，陈原，石成，刘浪，邱靖权，陈立，陈新玉，朱丽瑶，刘婉婷，
申请(专利权)人：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：