[发明专利]一种钢塔与钢壳混凝土组合塔的混合塔结构

说明书

本发明公开了一种钢塔与钢壳混凝土组合塔的混合塔结构，包括从上至下依次设置的上塔柱、结合段和下塔柱，上塔柱为钢塔，下塔柱为钢壳混凝土组合塔，上塔柱通过结合段过渡至下塔柱。本发明可用于外形较复杂的主塔，外观质量好，塔壁的抗裂性和耐久性好，施工工期短，下塔柱为钢壳混凝土组合塔，可以减小板厚，降低加工难度，节约造价；上塔柱为钢塔，可以解决随着造型尺度的增加而造成结构自重增加的问题，或可适应如斜拉桥主塔上塔柱受力需求减小情况，可以大大减少塔上部的质量，降低控制塔底承载力的地震响应。本发明可以在桥梁的主塔设计上，提供更多的选择，施工工厂化，结构性能更优，造型更为丰富。

技术领域

本发明属于缆索承重桥梁主塔结构设计技术，特别涉及一种钢塔与钢壳混凝土组合塔的混合塔结构。

背景技术

斜拉桥、悬索桥等缆索承重桥梁以其结构的变化性成为景观桥梁的主要备选桥型，而其中主塔结构的造型又是其美学的主要表现窗口。从受力角度来看，主塔越靠近塔底内力越大，因而结构尺寸也会相应增加。另一方面，由于主塔结构作为高耸结构，其自身弯矩的二次效应也会更加明显。因此，常规主塔设计在保证受力合理的前提下，往往会尽量减小上塔柱截面尺寸和自身重量，增加中下塔柱的结构尺寸以保证其承载能力和结构刚度。而城市桥梁的景观设计会更多的追求塔、梁体量的协调性和统一性及建筑美学，如采用束腰形等的异形桥塔来营造出更多的变化感和律动感，这对主塔结构型式如何更好地适应这些要求，来达到结构与美学的融入一体提出了挑战。

由于桥梁景观需要而采用如束腰形等的异形桥塔，当使用混凝土桥塔时，其外表面的特异性使得模板只能一次使用，无法周转而增加了施工成本。而使用钢壳混凝土组合塔时，其优点是：(1)钢壳可以代替内外模板，能够构筑出更理想的美学造型和外表质量；(2)钢壳可以代替钢筋，因布置在最外侧而发挥了更大的承载能力和抗裂作用；(3)钢壳以其高的抗拉性能和延性能力以及和混凝土组合下的强大拉压、抗弯能力，使其获得了优异的静动力力学性能；(4)钢壳采用工厂制造，现场装配式施工，通过机械化、自动化、大型化而提高了产品质量和生产效率；(5)钢壳可以保护混凝土外表及内部钢筋免除外界的侵蚀，提高了耐久性，当外钢板采用316L等材质的不锈钢复合板时，可以对外表面免维护，在海洋性等腐蚀环境中的全寿命周期成本更低。当采用常规桥塔时，使用钢壳混凝土组合塔也会发挥以上类似作用。所以，钢壳混凝土组合塔代表了现代桥塔的发展方向之一。

但是，钢壳混凝土组合塔在塔的上部，其内力比其中下部要小很多，尤其是轴力小很多，钢壳的受压稳定容易满足，而若仍采用内部混凝土结构，不仅增加了施工造价、延长了工期，而且由于塔上部质量大，增强了塔底承载力的地震响应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以缩短施工工期、降低工程造价、大大减少塔上部的质量以降低塔底承载力的地震响应的钢塔与钢壳混凝土组合塔的混合塔结构。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：一种钢塔与钢壳混凝土组合塔的混合塔结构，其特征在于，它包括从上至下依次设置的上塔柱、结合段和下塔柱，所述上塔柱为钢塔，所述下塔柱为钢壳混凝土组合塔，所述上塔柱通过结合段过渡至下塔柱。

本发明采用上塔柱为钢塔、下塔柱为钢壳混凝土组合塔的混合塔结构形式，并在塔柱和下塔柱之间设置结合段，使得本发明可用于外形较复杂的主塔，外观质量好，塔壁的抗裂性和耐久性好，施工工期短，下塔柱为钢壳混凝土组合塔，可以减小板厚，降低加工难度，节约造价；上塔柱为钢塔，可以解决随着造型尺度的增加而造成结构自重增加的问题，或可适应如斜拉桥主塔上塔柱受力需求减小情况，可以大大减少塔上部的质量，降低控制塔底承载力的地震响应。本发明可以在桥梁的主塔设计上，提供更多的选择，施工工厂化，结构性能更优，造型更为丰富。