一种斜拉桥钢塔新结构及方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种斜拉桥钢塔新结构及方法。

背景技术

斜拉桥(cable-stayed bridge)又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。

在景观桥梁设计中，斜拉桥桥塔及斜拉索的布置是桥梁造型的重要体现元素。桥塔一般采用异形断面，斜拉索也往往采用空间拉索，然而，桥梁的几何外形、结构受力复杂，常规的混凝土桥塔往往受到斜拉索的锚固受力限制，其外形较为单一，且难以适应不同的斜拉索角度及位置调整精度需求，降低了其适用场景及后期检修维护的便捷程度。

发明内容

本发明提供一种斜拉桥钢塔新结构，以克服现有技术中景观桥塔外形单一、空间斜拉索锚固困难的问题技术问题。

本发明的采用如下技术方案：一种斜拉桥钢塔新结构，包括外壁板、内壁板、锚箱和斜拉索，所述的外壁板为桥塔形结构的封闭式多变外形壁板，外壁板的内侧为空腔，外壁板的侧壁沿桥塔轴线方向开设有多组通槽，外壁板的内侧空腔对称安装有内壁板，且内壁板分别位于通槽的两侧，对称安装的内壁板之间共同安装有多组锚箱，锚箱沿外壁板的桥塔轴线方向均匀排布，且每组锚箱均与每组通槽相对应，锚箱均位于通槽的内侧，锚箱内固定连接有斜拉索，斜拉索贯穿通槽并向通槽的外部延伸。

优选的，所述的外壁板为钢板，由外壁板形成的封闭桥塔结构，其横截面为矩形、多边形或异形，外壁板的外侧连接部位固定安装有若干加强板，外壁板的内侧沿桥塔轴线方向均匀安装有若干承担结构受力的竖向加劲肋。

优选的，所述的，外壁板内侧沿桥塔轴线方向固定安装有多组限位支架，限位支架的两端均为向外扩张的“V”形结构，每组限位支架均位于每组通槽的上方，通槽的槽口宽度小于限位支架两端的直线长度，内壁板为沿桥塔轴线方向布置的两道平行竖板，内壁板分别位于限位支架的两端位置，且内壁板的侧壁与限位支架的“V”形端部固定连接，内壁板采用钢板，且内壁板与外壁板之间通过“T”形焊缝连接。

优选的，所述的外壁板侧壁均匀开设有多组通孔，通孔内均固定安装有横隔板，横隔板垂直于桥塔轴线，且横隔板与限位支架平行，横隔板采用钢板，横隔板侧壁与外壁板内壁贴合，且横隔板与外壁板的贴合部位通过焊缝连接。

优选的，所述的横隔板侧边设置有与加劲肋相配合的贯穿槽，横隔板的侧壁与内壁板的侧壁贴合，且横隔板与内壁板的贴合部位均匀设置有相配合的对位孔槽，且横隔板与内壁板的贴合部位采用焊缝连接。

优选的，所述的横隔板及内壁板均开设有人孔，人孔位于桥塔轴线位置居中排布。

优选的，所述的内壁板两侧均匀安装有多组承压架，承压架均位于通槽的内侧且承压架与桥塔轴线方向平行排布，承压架的一端为圆筒结构，且圆筒端贯穿内壁板，承压架的圆筒端内通过转动配合的方式安装有承压盘，承压盘的盘面中部开设有凹槽，锚箱的侧壁固定安装有与承压盘凹槽相配合的肋条。

优选的，所述的承压盘圆环侧面均匀设置有波形槽，波形槽位于承压架的圆筒端内侧，承压盘与承压架以及承压盘与锚箱之间均通过焊缝连接。

优选的，所述的承压架分别位于内壁板上人孔的两侧，承压架侧壁均固定安装有分力板，分力板垂直承压架，且分力板与承压架侧壁之间设置有三角肋块，位于内壁板上人孔两侧的分力板之间共同安装有钢索，且钢索垂直与桥塔轴线垂直。

此外本发明还提供了一种斜拉桥钢塔新结构的构建方法，包括以下步骤：

1)、按照斜拉索安装空间及角度进行制造或选用锚箱；

2)、将锚箱侧壁上的承压传力肋条安装到承压盘的凹槽中，并进行焊接处理，随后，转动锚箱，使锚箱与承压盘在承压架中进行整体转动，进而使锚箱在通槽中处于预定的倾斜角度，随后，对承压架与承压盘的连接部位进行焊接处理；

3)、在内壁板外焊接横隔板，形成桥塔内部受力组件，随后，使外壁板包裹由内壁板与横隔板组成的桥塔内部受力组件，并通过焊接连接内壁板与外壁板及横隔板与外壁板之间的贴合部位，共同形成桥塔节段；

4)、将组合而成的各桥塔节段通过焊接连接成为整体。

有益效果

本发明所述的一种斜拉桥钢塔新结构及方法，通过设置内壁板，作为中间传力构件，将桥塔主要受力构件与锚固构件分离，桥塔外壁板不受斜拉索锚固受力的限制可以采用各种外形。内壁板的两道竖板之间具有一定空间可以适应不同的斜拉索角度，方便各种空间拉索的布置，通过承压架与承压盘形成的组合式连接方式，可提升锚箱在内壁板上的倾斜角度调整效率及精度，同时，承压盘还可在锚箱角度调整的过程中对其进行辅助支撑，降低工作人员焊接作业时的作业难度，通过限位支架及钢索对内壁板的支撑及牵引，可提升内壁板在桥塔内的稳固程度及抗压抗变形能力。在横隔板和内壁板上开设人孔，可减轻结构自重，并方便钢塔内部焊接及后期检修，该新结构具有传力明确，适应各种景观造型的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明图1的主视示意图；

图3为本发明图2的A-A方向剖视示意图；

图4为本发明图3的B处放大示意图；

图5为本发明的侧视示意图；

图6为本发明图5的C-C方向剖视示意图；

图7为本发明图5的D-D方向剖视示意图；

图8为本发明图7的E处放大示意图；

图9为本发明外壁板、内壁板以及横隔板三者的位置关系示意图；

图10为本发明内壁板、人孔以及加劲肋三者的位置关系示意图；

图11为本发明图10的F处放大示意图；

图12为本发明图10的G处放大示意图；

图13为本发明外壁板、内壁板以及锚箱三者的位置关系示意图；

图中：1、外壁板；2、内壁板；3、锚箱；4、斜拉索；5、通槽；11、加强板；12、加劲肋；13、限位支架；6、横隔板；61、对位孔槽；7、人孔；21、承压架；22、承压盘；31、肋条；23、波形槽；24、分力板；25、三角肋块；26、钢索。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。

另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据使用者、运用者的意图或惯例而不同，因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。

本发明的一种的实施例，参阅图1、图2、图3、图5和图9，一种斜拉桥钢塔新结构，包括外壁板1、内壁板2、锚箱3和斜拉索4，所述得外壁板1为桥塔形结构的封闭式多变外形壁板，外壁板1为钢板，由外壁板1形成的封闭桥塔结构，其横截面为矩形、多边形或异形，外壁板1的外侧连接部位固定安装有若干加强板11，外壁板1的内侧为空腔，外壁板1的内侧沿桥塔轴线方向均匀安装有若干承担结构受力的竖向加劲肋12，外壁板1的侧壁沿桥塔轴线方向开设有多组通槽5，外壁板1的内侧空腔对称安装有内壁板2，内壁板2采用钢板，内壁板2分别位于通槽5的两侧，且内壁板2与外壁板1之间通过“T”形焊缝连接，外壁板1内侧沿桥塔轴线方向固定安装有多组限位支架13，限位支架13的两端均为向外扩张的“V”形结构，每组限位支架13均位于每组通槽5的上方，通槽5的槽口宽度小于限位支架13两端的直线长度，内壁板2为沿桥塔轴线方向布置的两道平行竖板，内壁板2分别位于限位支架13的两端位置，且内壁板2的侧壁与限位支架13的“V”形端部固定连接，对称安装的内壁板2之间共同安装有多组锚箱3，锚箱3沿外壁板1的桥塔轴线方向均匀排布，且每组锚箱3均与每组通槽5相对应，锚箱3均位于通槽5的内侧，锚箱3内固定连接有斜拉索4，斜拉索4贯穿通槽5并向通槽5的外部延伸。

具体工作时，首先根据施工技术及工艺需求，进行外壁板1和锚箱3的加工制备，使外壁板1形成所需外观的多边形结构，并通过加强板11对外壁板1的弯折或连接部位外壁进行加固，并在外壁板1上的预定位置预留通槽5，随后，进行加劲肋12与外壁板1之间的焊接固定作业，使加劲肋12竖向均匀排布在外壁板1的内侧，作为承担结构受力的主要构件，随后，在通槽5的上方焊接固定限位支架13；

作为本发明的一种实施方式，如图4、图6、图7和图8所示，所述的内壁板2两侧均匀安装有多组承压架21，承压架21均位于通槽5的内侧且承压架21与桥塔轴线方向平行排布，承压架21的一端为圆筒结构，且圆筒端贯穿内壁板2，承压架21的圆筒端内通过转动配合的方式安装有承压盘22，承压盘22的盘面中部开设有凹槽，锚箱3的侧壁固定安装有与承压盘22凹槽相配合的肋条31，承压盘22的圆环侧面均匀设置有波形槽23，波形槽23位于承压架21的圆筒端内侧，承压盘22与承压架21以及承压盘22与锚箱3之间均通过焊缝连接。

具体工作时，当外壁板1的桥塔外形构建完成之后，将承压架21焊接固定至内壁板2上，此时，承压盘22在承压架21的圆筒端处于可转动状态，随后，通过工作人员将锚箱3安装到承压盘22上，并使锚箱3侧壁的肋条31与承压盘22上预留的凹槽滑动卡接，卡接完成后，工作人员通过焊接的方式进行承压盘22与锚箱3的固定作业，随后，通过工作人员转动锚箱3，进而使得锚箱3与承压盘22进行整体转动，并以此调整锚箱3的预定倾斜角度，调整完成之后，通过工作人员进行承压盘22与承压架21之间的焊接固定作业，设置于承压盘22圆弧侧壁上的波形槽23，可使承压盘22与承压架21连接部位在焊接后的稳固性得到提升，通过承压架21与承压盘22形成的组合式连接方式，可提升锚箱3在内壁板2上的倾斜角度调整效率及精度，同时，在锚箱3角度调整的过程中对其进行辅助支撑，降低工作人员焊接作业时的作业难度。

作为本发明的一种实施方式，如图3、图6、图7、图10和图11所示，所述的外壁板1侧壁均匀开设有多组通孔，通孔内均固定安装有横隔板6，横隔板6垂直于桥塔轴线，且横隔板6与限位支架13平行，横隔板6采用钢板，横隔板6侧壁与外壁板1内壁贴合，且横隔板6与外壁板1的贴合部位通过焊缝连接，横隔板6的侧边设置有与加劲肋12相配合的贯穿槽，横隔板6的侧壁与内壁板2的侧壁贴合，横隔板6与内壁板2的贴合部位均匀设置有相配合的对位孔槽61，且横隔板6与内壁板2的贴合部位采用焊缝连接，横隔板6及内壁板2均开设有人孔7，人孔7位于桥塔轴线位置居中排布。

具体工作时，在锚箱3安装之前，通过工作人员在内壁板2上的预定位置开设人孔7，当锚箱3的位置固定完成后，两个内壁板2之间的间距也相对固定，随后，通过工作人员在横隔板6上的预定位置开设与内壁板2相配合的人孔7，并在开孔完成后进行横隔板6的安装与焊接作业，使横隔板6与内壁板2上配合设置的对位孔槽61均处于预定的贴合位置，随后，通过工作人员进行贴合部位的焊接作业，在此过程中，通过对位孔槽61的空间连通作用，可提升贴合部位处焊缝的质量及厚度，提升横隔板6与内壁板2之间连接的稳固程度，并通过横隔板6与内壁板2共同形成桥塔内部的受力组件。

作为本发明的一种实施方式，如图7、图10、图12和图13所示，所述的承压架21分别位于内壁板2上人孔7的两侧，承压架21侧壁均固定安装有分力板24，分力板24垂直承压架21，且分力板24与承压架21侧壁之间设置有三角肋块25，位于内壁板2上人孔7两侧的分力板24之间共同安装有钢索26，且钢索26垂直与桥塔轴线垂直。

具体工作时，当横隔板6安装完成后，工作人员通过钢索26使内壁板2上人孔7两侧的两个承压架21处于连接状态，并使连接后的钢索26进行绷紧，随后，将制备完成后的外壁板1包裹由内壁板2与横隔板6组成的桥塔内部受力组件，通过横隔板6与外壁板1上通孔以及横隔板6与加劲肋12之间的共同限位卡接作用，可使横隔板6在外壁板1内侧的水平及垂直位置均处于相对固定，随后，通过焊接使内壁板2与外壁板1及横隔板6与外壁板1之间的贴合部位进行固定，进一步使外壁板1、内壁板2以及横隔板6共同形成桥塔节段，在此过程中，使限位支架13的“V”形端与内壁板2的侧壁进行贴合并进行固定，通过限位支架13对内壁板2的支撑及限位，可提升内壁板2在桥塔内的稳固程度及抗压抗变形能力，随后，将组合而成的各桥塔节段通过焊接连接成为整体，随后，进行斜拉索4与锚箱3之间的连接固定作业，当斜拉索4安装及施工完成后，内壁板2的两侧同时受到两股方向相反的拉力，当内壁板2某侧斜拉索4的拉力增大时，通过钢索26对承压架21的连接作用，可将拉力向内壁板2的另一侧进行分摊释放，通过限位支架13的辅助支撑，可进一步避免内壁板2单侧受力过大而发生形变或偏移，配合横隔板6及加劲肋12，可提升桥塔的整体受力状态。

此外本发明还提供了斜拉桥钢塔新结构的构建方法，包括以下步骤：

1)、首先根据施工技术及工艺需求，进行外壁板1和锚箱3的加工制备，使外壁板1形成所需外观的多边形结构，并通过加强板11对外壁板1的弯折或连接部位外壁进行加固，并在外壁板1上的预定位置预留通槽5，随后，进行加劲肋12与外壁板1之间的焊接固定作业，使加劲肋12竖向均匀排布在外壁板1的内侧，作为承担结构受力的主要构件，随后，在通槽5的上方焊接固定限位支架13；

2)、当外壁板1的桥塔外形构建完成之后，将承压架21焊接固定至内壁板2上，此时，承压盘22在承压架21的圆筒端处于可转动状态，随后，通过工作人员将锚箱3安装到承压盘22上，并使锚箱3侧壁的肋条31与承压盘22上预留的凹槽滑动卡接，卡接完成后，工作人员通过焊接的方式进行承压盘22与锚箱3的固定作业，随后，通过工作人员转动锚箱3，进而使得锚箱3与承压盘22进行整体转动，并以此调整锚箱3的预定倾斜角度，调整完成之后，通过工作人员进行承压盘22与承压架21之间的焊接固定作业；

3)、通过工作人员在内壁板2及横隔板6上的预定位置开设人孔7，并在开孔完成后进行横隔板6的安装与焊接作业，使横隔板6与内壁板2上配合设置的对位孔槽61均处于预定的贴合位置，随后，通过工作人员进行贴合部位的焊接作业，横隔板6与内壁板2共同形成桥塔内部的受力组件；

4)、横隔板6安装完成后，工作人员通过钢索26使内壁板2上人孔7两侧的两个承压架21处于连接状态，并使连接后的钢索26进行绷紧，随后，将制备完成后的外壁板1包裹由内壁板2与横隔板6组成的桥塔内部受力组件，通过横隔板6与外壁板1上通孔以及横隔板6与加劲肋12之间的共同限位卡接作用，可使横隔板6在外壁板1内侧的水平及垂直位置均处于相对固定，随后，通过焊接使内壁板2与外壁板1及横隔板6与外壁板1之间的贴合部位进行固定，进一步使外壁板1、内壁板2以及横隔板6共同形成桥塔节段，在此过程中，使限位支架13的“V”形端与内壁板2的侧壁进行贴合并进行固定，通过限位支架13对内壁板2的支撑及限位，可提升内壁板2在桥塔内的稳固程度及抗压抗变形能力，随后，将组合而成的各桥塔节段通过焊接连接成为整体，随后，进行斜拉索4与锚箱3之间的连接固定作业，当斜拉索4安装及施工完成后，内壁板2的两侧同时受到两股方向相反的拉力，当内壁板2某侧斜拉索4的拉力增大时，通过钢索26对承压架21的连接作用，可将拉力向内壁板2的另一侧进行分摊释放，通过限位支架13的辅助支撑，可进一步避免内壁板2单侧受力过大而发生形变或偏移，配合横隔板6及加劲肋12，可提升桥塔的整体受力状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。