[发明专利]一种用于桥梁塔柱环向预应力结构及施工方法

权利要求书

1.一种用于桥梁塔柱环向预应力结构，其特征在于，包括标准塔柱(1)、弹性连接装置(2)、环向伸缩应力装置(3)以及钢筋混凝土支撑架(4)，所述标准塔柱(1)的钢筋骨架内安置弹性连接装置(2)，弹性连接装置(2)的两端分别与钢筋骨架周向设置的环向伸缩应力装置(3)进行连接并通过钢筋混凝土支撑架(4)进行浇筑固定，所述弹性连接装置(2)为四组且均匀交错间隔呈周向对称分布于标准塔柱(1)的钢筋骨架内，每组弹性连接装置(2)的两端分别连接有三个所述环向伸缩应力装置(3)，所述弹性连接装置(2)在钢筋骨架以及钢筋混凝土支撑架(4)内呈″波浪形″布置，所述钢筋混凝土支撑架(4)包括环向应力基础(401)、定位基座(402)以及C50混凝土基础层(403)、两个L型固定钢筋(404)以及定位夹紧座(405)，所述标准塔柱(1)的钢筋骨架周向及内部填充有环向应力基础(401)，所述环向应力基础(401)的内底部设有定位基座(402)，顶部设有定位夹紧座(405)，所述定位基座(402)与定位夹紧座(405)之间两侧分别通过一个L型固定钢筋(404)进行固定连接，两个所述L型固定钢筋(404)的内侧分别与弹性连接装置(2)的两端相连，两个所述L型固定钢筋(404)外侧一端均连接环向伸缩应力装置(3)，所述环向应力基础(401)、定位基座(402)、L型固定钢筋(404)、定位夹紧座(405)、弹性连接装置(2)、环向伸缩应力装置(3)以及标准塔柱(1)的钢筋骨架之间的间隙填充浇筑有C50混凝土基础层(403)，所述弹性连接装置(2)包括钢制连接套筒(201)、连接筋(202)、连接倾斜板(203)、弹性连接壳体(204)、弹簧连接基座(205)以及预警弹簧(206)，所述弹性连接壳体(204)内设置有预警弹簧(206)以及弹簧连接基座(205)，所述预警弹簧(206)两端均通过弹簧连接基座(205)、连接倾斜板(203)与钢制连接套筒(201)内的连接筋(202)相连，所述钢制连接套筒(201)、连接筋(202)外端与L型固定钢筋(404)内侧相接，所述环向伸缩应力装置(3)包括钢制固定套筒(301)、环向伸缩应力弹簧(302)以及预警螺栓(303)，所述环向伸缩应力弹簧(302)位于钢制固定套筒(301)内，环向伸缩应力弹簧(302)的一端与L型固定钢筋(404)外侧相接，另一端与预警螺栓(303)相连，预警螺栓(303)位于环向应力基础(401)周向外端，所述预警弹簧(206)的弹簧选取的原则，遵循以下计算公式：

上述公式中，LΔ_X1、LΔ_X2、LΔ_X3、LΔ_X4-弹簧的弹性变形量；M₁，M₂...Mn-来往车辆的质量；v₁，v₂，...v_n-来往车辆的速度；t-来往车辆的运行时间；K-弹簧形变系数，所述环向伸缩应力弹簧(302)的弹簧选取的原则，遵循以下计算公式：

上述公式中，LΔ_X1、LΔ_X2、LΔ_X3、LΔ_X4-弹簧的弹性变形量；M₁，M₂...Mn-来往车辆的质量；v₁，v₂，...v_n-来往车辆的速度；t-来往车辆的运行时间；K-弹簧形变系数；n₁，n₂-环向伸缩应力弹簧的数量；K_s-环向伸缩应力弹簧的形变系数。

2.根据权利要求1所述的用于桥梁塔柱环向预应力结构的施工方法，其特征在于，所述弹性连接装置(2)设置于标准塔柱的塔基至塔柱1/3-2/3长度范围内。

3.一种如权利要求1-2任一所述的用于桥梁塔柱环向预应力结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、标准塔柱钢筋骨架内置弹性连接装置：选择标准塔柱的塔基至塔柱顶端的1/3-2/3长度范围内设置弹性连接装置，弹性连接装置在标准塔柱钢筋骨架内的布置为波浪形，且弹性连接装置与标准塔柱钢筋骨架为焊接固定，弹性连接装置的弹簧选取的原则，遵循以下计算公式：

上述公式中，LΔ_X1、LΔ_X2、LΔ_X3、LΔ_X4-弹簧的弹性变形量；M₁，M₂...Mn-来往车辆的质量；v₁，v₂，...v_n-来往车辆的速度；t-来往车辆的运行时间；K-弹簧形变系数；

S2、环向伸缩应力装置的设置：环向伸缩应力弹簧通过固定钢筋与弹性连接装置焊接固定，且在环向伸缩应力弹簧的外侧末端安装预警螺栓，环向伸缩应力的弹簧选取的原则，遵循以下计算公式：

上述公式中，LΔ_X1、LΔ_X2、LΔ_X3、LΔ_X4-弹簧的弹性变形量；M₁，M₂...Mn-来往车辆的质量；v₁，v₂，...v_n-来往车辆的速度；t-来往车辆的运行时间；K-弹簧形变系数；n₁，n₂-环向伸缩应力弹簧的数量；K_s-环向伸缩应力弹簧的形变系数；

S3、环向伸缩应力的施工，包括环向应力基础、定位基座、环向伸缩应力装置、C50混凝土基础层、固定钢筋、定位夹紧座、弹性连接装置以及标准塔柱，所述环向应力基础为C50混凝土结构，厚度为200mm-300mm，所述定位基座为厚度为100mm-200mm材质为HT250铸铁，且表面带有若干个均布通孔，所述环向伸缩应力装置通过固定钢筋与弹性连接装置焊接固定，且外侧通过环向应力基础预埋固定，环向伸缩应力装置包括钢制固定套筒、环向伸缩应力弹簧以及预警螺栓，钢制固定套筒预埋在C50混凝土基础层内，所述环向伸缩应力弹簧穿过钢制固定套筒，且一端与固定钢筋外侧相焊接固定，固定钢筋内侧与弹性连接装置的连接筋焊接，另一端穿过环向应力基础，末端通过预警螺栓固定，预警螺栓与环向伸缩应力弹簧的末端通过螺纹联接固定，C50混凝土基础层位于环向应力基础与标准塔柱之间，且钢制固定套筒与固定钢筋预埋其中，所述固定钢筋的底部预埋在环向应力基础中，且分别穿过定位基座和定位夹紧座，中间段预埋在C50混凝土基础层中，所述定位夹紧座为厚度为40mm-60mm材质为Q235碳钢板，且表面带有若干个均布通孔，所述弹性连接装置位于标准塔柱的钢筋骨架内，包括钢制连接套筒、连接筋、连接倾斜板、弹性连接壳体、弹簧连接基座以及预警弹簧，所述钢制连接套筒预埋在C50混凝土基础层中，所述连接筋穿过钢制连接套筒，且一端通过固定钢筋与环向伸缩应力弹簧相联动，另一端与连接倾斜板相固定连接，所述连接倾斜板位于标准塔柱内，两端的连接倾斜板呈对称布置，呈八字形，且与标准塔的钢筋骨架焊接固定，所述弹性连接壳体的两端均与连接倾斜板相焊接固定，所述弹簧连接基座有若干个，均与连接倾斜板相焊接固定，所述预警弹簧的两端与弹簧连接基座连接且与连接筋相固定连接，所述标准塔柱位于环向应力基础与C50混凝土基础层的内部；

S4、标准塔柱混凝土浇筑，向标准塔柱的钢筋骨架内先用粗砂石填埋，直至弹性连接装置，再用细砂石填埋并夯实，最后用C50混凝土做浇筑处理。