索塔与斜塔斜拉桥的制作方法

本实用新型涉及斜拉桥技术领域，特别是涉及一种索塔与斜塔斜拉桥。

背景技术：

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在索塔上的一种桥梁，是由承压的索塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。而斜塔斜拉桥是将索塔倾斜安装在主梁上的一种桥梁。随着人类对桥梁建筑景观的追求不断提高，斜塔斜拉桥也开始逐渐地出现在不同地区。然而，由于一般的斜塔结构受力不合理，因此，很容易导致斜拉桥的整体受力分布不平衡，从而导致整个桥梁坍塌，进而严重危及人身安全。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种索塔与斜塔斜拉桥，它有利于斜塔斜拉桥的整体受力分布平衡，从而使得斜塔斜拉桥安全可靠。

其技术方案如下：

一种索塔，包括：第一塔柱，所述第一塔柱上开设一个以上的安装孔，所述安装孔用于穿入斜拉索；第二塔柱，所述第一塔柱与所述第二塔柱连接，所述第二塔柱两侧分别设有一个以上的第一拉索固定件与一个以上的第二拉索固定件；塔基，所述第一塔柱与所述第二塔柱均装设在所述塔基上，且所述第二塔柱与所述塔基成夹角设置。

上述的索塔，包括第一塔柱、第二塔柱及塔基，第一塔柱与第二塔柱相互连接，且第一塔柱与第二塔柱均装设在塔基上，如此，使得索塔重心更靠近塔基中心，使得索塔结构更加稳固，并且使得塔基分别对第一塔柱与第二塔柱稳定支撑。此外，第一塔柱、第二塔柱及塔基在结构上形成三角结构或者近似三角结构，如此，也使得索塔的整体结构更加稳定。其中，第一塔柱上开设有一个以上的安装孔，安装孔用于穿入斜拉索，第二塔柱上设有一个以上的第一拉索固定件与一个以上的第二拉索固定件。由此可知，该索塔分别通过第一拉索固定件与第二拉索固定件将斜拉索固定在第二塔柱上，当斜拉索固定在第二塔柱上，由于靠近主梁中部的斜拉索的拉索力较大，因此，第二塔柱很容易会受到一种偏向主梁中部的拉力。本实用新型通过增设第一塔柱，第一塔柱与第二塔柱相连，因此，当斜拉索对第二塔柱产生一个偏向主梁中部的拉力时，第一塔柱也会对第二塔柱产生一个方向相反的支撑力，以抵消斜拉索对第二索塔的拉力力，使得索塔在受力方面更加平衡、稳定，从而有效解决了传统索塔的因受力不平衡而导致桥梁坍塌问题，进而使得斜拉桥安全可靠。此外，第二塔柱与塔基成夹角设置，如此，满足实现斜塔斜拉桥的建造要求。

进一步地，所述第一塔柱为圆弧形结构，且所述第一塔柱沿背离所述第二塔柱方向凸起；所述第一塔柱一端与所述第二塔柱连接，所述第一塔柱另一端与所述第二塔柱曲面平滑过渡连接。

进一步地，所述第一塔柱与所述第二塔柱之间设有一个以上的连接件，所述第一塔柱与所述第二塔柱通过所述连接件固定连接。

进一步地，所述索塔还包括加强柱与承台，所述第一塔柱与所述第二塔柱均通过所述承台装设在所述塔基上，所述加强柱设置于所述第二塔柱与所述承台的连接处。

进一步地，所述第二塔柱与所述塔基的角度θ为65°～85°；所述第二塔柱为变横截面柱，所述第二塔柱上远离所述塔基的一端横截面为单箱单室钢箱结构，所述第二塔柱上靠近所述塔基的一端横截面为单箱双室钢箱结构。

一种斜塔斜拉桥，包括以上所述的索塔、主梁及两个以上的斜拉索，所述主梁架设在所述索塔上，所述主梁架设在所述索塔上，一个所述斜拉索一端通过穿过所述安装孔通过第一拉索固定件装设在所述第二塔柱上，所述斜拉索另一端与主梁连接；另一个所述斜拉索一端通过所述第二拉索固定件装设在所述第二塔柱上，所述斜拉索另一端与主梁连接。

上述的斜塔斜拉桥，包括索塔、主梁及两个以上的斜拉索，由于索塔的第二塔柱与塔基成夹角设置，因此，满足了实现斜塔斜拉桥的建造要求。其中，一个斜拉索穿过所述安装孔通过第一拉索固定件装设在第二塔柱上，另一个斜拉索通过第二拉索固定件装设在第二塔柱上。如此，使得斜拉索作用在第二塔柱的作用力分布在第一塔柱与第二塔柱上，有利于斜拉桥的整体受力分布平衡，且使得斜拉桥安全可靠。

进一步地，所述斜塔斜拉桥包括两个所述索塔，所述主梁架设在两个所述索塔上，且其中一个所述第二塔柱的自由端与另一个所述第二塔柱的自由端沿着相背离延伸设置。

进一步地，所述索塔还包括一个以上的连接件，所述第一塔柱与所述第二塔柱通过所述连接件连接；所述连接件为管件，靠近所述第一塔柱的所述斜拉索分别穿过所述安装孔与所述连接件，并通过所述第一拉索固定件与所述第二塔柱连接。如此，通过连接件使得第一塔柱与第二塔柱共同受力，从而使得斜拉索作用在第二塔柱的作用力均匀分布在第一塔柱与第二塔柱上。

进一步地，靠近所述第一塔柱的所述斜拉索的一端延长线与靠近所述第二塔柱的所述斜拉索一端延长线相交为相交点，所述相交点位于所述第二塔柱的中心线上；位于所述索塔一侧的所述斜拉索采用竖琴式双索面布置。

进一步地，所述索塔与所述主梁的高跨比h/l为1:3～1:5；所述主梁采用正交异性桥面板钢箱梁结构或组合钢箱梁结构；所述斜塔斜拉桥还包括桥墩，所述主梁架设在所述桥墩上。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的索塔结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的索塔局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的具有承台的索塔结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的第二塔柱的上横截面结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的第二塔柱与加强柱为一体的横截面结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的斜塔斜拉桥结构示意图；

图7为本实用新型实施例所述的主梁的横截面结构示意图。

附图标记说明：

100、索塔，110、第一塔柱，111、安装孔，120、第二塔柱，121、第一拉索固定件，122、第二拉索固定件，123、第二塔柱的中心线，124、相交点，125、加劲肋，130、塔基，140、连接件，150、加强柱，160、承台，200、主梁，210、悬臂，220、桥梁主体，221、顶板，222、第一腹板、223、底板，224、第二腹板，300、斜拉索，400、桥墩。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

在一个实施例中，请参考图1，索塔100包括第一塔柱110、第二塔柱120与塔基130，第一塔柱110与第二塔柱120连接，第一塔柱110上开设有一个以上的安装孔111；第二塔柱120上设有一个以上的第一拉索固定件121与一个以上的第二拉索固定件122；第一塔柱110与第二塔柱120均装设在塔基130上，且第二塔柱120与塔基130成夹角设置。

上述的索塔100，包括第一塔柱110、第二塔柱120及塔基130，第一塔柱110与第二塔柱120相互连接，且第一塔柱110与第二塔柱120均装设在塔基130上，如此，使得索塔100重心更靠近塔基130中心，使得索塔100结构更加稳固，并且使得塔基130分别对第一塔柱110与第二塔柱120稳定支撑。此外，第一塔柱110、第二塔柱120及塔基130在结构上形成三角结构或者近似三角结构，如此，也使得索塔100的整体结构更加稳定。其中，第一塔柱110上开设有一个以上的安装孔111，安装孔111用于穿入斜拉索300，第二塔柱120上设有一个以上的第一拉索固定件121与一个以上的第二拉索固定件122。由此可知，该索塔100分别通过第一拉索固定件121与第二拉索固定件122将斜拉索300固定在第二塔柱120上，当斜拉索300固定在第二塔柱120上，由于靠近主梁200中部的斜拉索300的拉索力较大，因此，第二塔柱120很容易会受到一种偏向主梁200中部的拉力。本实用新型通过增设第一塔柱110，第一塔柱110与第二塔柱120相连，因此，当斜拉索300对第二塔柱120产生一个偏向主梁200中部的拉力时，第一塔柱110也会对第二塔柱120产生一个方向相反的支撑力，以抵消斜拉索300对第二索塔120的拉力力，使得索塔100在受力方面更加平衡、稳定，从而有效解决了传统索塔的因受力不平衡而导致桥梁坍塌问题，进而使得斜拉桥安全可靠。此外，第二塔柱120与塔基130成夹角设置，如此，满足实现斜塔斜拉桥的建造要求。

可选地，本实施例并不具体限制第一拉索固定件121与第二拉索固定件122的具体结构，只需要满足能够将斜拉索300分别紧紧固定在第一塔柱110和第二塔柱120上即可。

具体地，第一拉索固定件121与第二拉索固定件122可选为钢锚固梁或者钢锚箱。本实施例采用钢锚箱将斜拉索300进行锚固。

在一个具体实施例中，第二塔柱120为变截面柱，其上截面为单箱单室钢箱结构，其下截面为单箱双室钢箱结构。其中，单箱单室钢箱结构为钢箱的横截面有一个空腔的结构；单箱双室钢箱结构为钢箱的横截面有二个空腔的结构。

进一步地，请参考图2，第一塔柱110为圆弧形结构，且第一塔柱110沿背离第二塔柱120方向凸起。从图2中可知，S1为与第二塔柱120垂直线，S2为第一塔柱110表面的切线，由于第一塔柱110为向外凸起的圆弧结构，因此，使得索塔100重心更靠近塔基130中心，有利于提高索塔100结构稳定性。同时，从第一塔柱110上靠近塔基130的一端至第一塔柱110上远离塔基130的一端，S1与S2所成角度θ1逐渐变小，也即是本实施例通过将第一塔柱110设计为向外凸出，使得第一塔柱110上远离塔基130的一端更偏向垂直于第二塔柱120，从而使得第一塔柱110对第二塔柱120更容易产生一个方向相反支撑力，以抵消斜拉索300对第二索塔120的拉力，使得索塔100在受力方面更加平衡、稳定，从而有效解决了传统索塔的因受力不平衡而导致桥梁坍塌问题，进而使得斜拉桥安全可靠。此外，由于第二塔柱120为倾斜设置，因此，第二塔柱120会对塔基130产生一个较大的横向作用力。本实施例通过增设第一塔柱110，第一塔柱110与第二塔柱120相连共同受力，因此，拉索力同时通过第一塔柱110和第二塔柱120传递到塔基130，一方面使得第二塔柱120对塔基130的横向作用力减少；另一方面，由于从第一塔柱110上靠近塔基130的一端至第一塔柱110上远离塔基130的一端，S1与S2所成角度θ1逐渐变小，因此，本实施例第一塔柱110上靠近塔基130的一端会给塔基130产生一个方向相反的横向作用力，以抵消第二塔柱120对塔基130的横向作用力，使得塔基130的横向作用力大大减小，从而使得本实施例无需为斜塔的设置额外增大塔基130的尺寸，达到受力合理且节省材料的效果，这样使得索塔100整体结构更加稳定。

更进一步地，第一塔柱110一端与第二塔柱120连接，第一塔柱110另一端与第二塔柱120曲面平滑过渡连接。如此，使得第一塔柱110与第二塔柱120首尾分别相连，从而使得第一塔柱110与第二塔柱120连接更加紧密。当第一塔柱110另一端与第二塔柱120连接时，会在第一塔柱110与第二塔柱120的连接处产生应力集中，因此，索塔100在所受到斜拉索300的拉力作用下，很容易在第一塔柱110与第二塔柱120的连接处断裂开。然而本实施例将第一塔柱110上靠近塔基130的一端与第二塔柱120曲面平滑过渡连接，如此，有效消除了第一塔柱110与第二塔柱120的连接处的应力集中问题，有利于提高索塔100结构稳定性。

具体地，曲面平滑连接结构为钢混结合段，该钢混结合段为单箱四室钢箱结构，其内部填充混凝土，并且外部包裹混凝土。

在一个实施例中，请参考图3，第一塔柱110与第二塔柱120之间设有一个以上的连接件140，第一塔柱110与第二塔柱120通过连接件140固定连接。如此，使得第一塔柱110与第二塔柱120连接更加牢固，使得索塔100的稳定性更高。

可选地，连接件140可为钢筋混凝土梁、钢箱、不锈钢管或者其他连接件140。优选地，本实施例连接件140采用不锈钢管。

在一个具体实施例中，第一塔柱110与第二塔柱120之间间隔设有多个连接件140，且多个连接件140在第一塔柱110与第二塔柱120之间等距分布。如此，使得第一塔柱110与第二塔柱120之间的连接力更加均匀分布。

在另一个具体实施例中，第一塔柱110一端与第二塔柱120连接，第一塔柱110另一端与第二塔柱120曲面平滑过渡连接，且第一塔柱110与第二塔柱120之间设有一个以上的连接件140。如此，使得第一塔柱110与第二塔柱120连接更加紧密、牢固，有利于提高索塔100结构连接强度。

在一个实施例中，索塔100还包括加强柱150与承台160，第一塔柱110与第二塔柱120均通过承台160装设在塔基130上，加强柱150设置于第二塔柱120与承台160的连接处。由此可知，本实施例在第一塔柱110和第二塔柱120与塔基130之间设置承台160，使得第一塔柱110和第二塔柱120均与塔基130之间的接触面积增大，有利于提高第一塔柱110和第二塔柱120两者与塔基130之间的连接结构强度。此外，在第二塔柱120与承台160的连接处设置加强柱150，使得第二塔柱120在承台160上安装更加稳固，有利于提高索塔100整体的稳定性。

可选地，加强柱150可为钢筋混凝土梁、钢箱或者其他加强结构。

具体地，加强柱150与第二塔柱120可为一体结构。请参考图5，加强柱150与第二塔柱120的一体结构为单箱三室钢箱结构，加强柱150与第二塔柱120的一体结构的第一外长L5为6256mm～9000mm，第一内长L6为5256mm～8400mm；加强柱150与第二塔柱120的一体结构的第二外长L7为1200mm～4500mm，第三外长L8为0mm～3166.7mm；加强柱150与第二塔柱120的一体结构的第一外宽W3为5283mm～6000mm，第一内宽W4为4683mm～5400mm，塔基130的第二外宽W5为0mm～5000mm。

在一个实施例中，第二塔柱120与塔基130的角度θ为65°～85°。本实施例将第二塔柱120与塔基130的角度θ设计为65°～85°，不仅满足了人类对斜塔斜拉桥斜度的追求，也同时保证了斜塔斜拉桥安全可靠。此外，第二塔柱120为变横截面柱，第二塔柱120上远离塔基130的一端横截面为单箱单室钢箱结构，第二塔柱120上靠近塔基130的一端横截面为单箱双室钢箱结构。其中，单箱单室钢箱结构为钢箱的横截面有一个空腔的结构；单箱双室钢箱结构为钢箱的横截面有二个空腔的结构。

进一步地，第二塔柱120内部设有一个以上的加劲肋125，其目的在于，增加第二塔柱120的结构刚度。

在一个具体实施例中，请参考图4，第二塔柱120为变横截面柱，第二塔柱120上远离塔基130的一端横截面为单箱单室钢箱结构，第二塔柱120上靠近塔基130的一端横截面为单箱双室钢箱结构；第二塔柱120上远离塔基130的一端横截面为第二塔柱120的上横截面；第二塔柱120的上横截面为梯形结构，第二塔柱120的上截面的第一外长L1为4000mm～5232mm，第一内长L2为3400mm～4632mm；第二塔柱120的上截面的第二外长L3为2960mm～4085.3mm，第二内长L4为2360mm～3485.3mm；第二塔柱120的上截面的第一外宽W1为4500mm～4900mm，第一内宽W2为3900mm～4300mm。

可选地，第二塔柱120可设计为从上至下由单箱单室钢箱结构逐渐扩大为单箱双室结构的塔柱。

在一个实施例中，请参考图6，斜塔斜拉桥包括索塔100、主梁200及两个以上的斜拉索300，主梁200架设在索塔100上，一个斜拉索300一端穿过安装孔111并通过第一拉索固定件121装设在第二塔柱120上，斜拉索300另一端与主梁200连接；另一个斜拉索300一端通过第二拉索固定件122装设在第二塔柱120上，斜拉索300另一端与主梁200连接。

上述的斜塔斜拉桥，包括索塔100、主梁200及两个以上的斜拉索300，由于索塔100的第二塔柱120与塔基130成夹角设置，因此，满足了实现斜塔斜拉桥的建造要求。其中，一个斜拉索300穿过安装孔111并通过第一拉索固定件121装设在第二塔柱120上，另一个斜拉索300通过第二拉索固定件122装设在第二塔柱120上。如此，使得斜拉索300的拉力分布在第一塔柱110与第二塔柱120上，有利于斜拉桥的整体受力分布均匀，且使得斜拉桥安全可靠。

进一步地，斜塔斜拉桥包括两个索塔100，主梁200架设在两个索塔100上，且其中一个第二塔柱120的自由端与另一个第二塔柱111的自由端沿着相背离延伸设置。由此可知，斜塔斜拉桥的两个索塔100是分别朝向主梁200两端倾斜。如此，根据恒载荷梁的弯矩图可知，越靠近主梁200的中部，主梁200所受到的弯矩越大，因此，固定在靠近主梁200中部的斜拉索300的初始张力普遍较大。因此，如果将两个索塔100分别向主梁200中部倾斜，那么很容易会造成索塔100的坍塌，从而严重危及人身安全。本实施例将斜塔斜拉桥的两个索塔100是分别朝向主梁200两端倾斜，从而使得斜拉桥的整体受力分布更加合理，有利于提高斜塔斜拉桥的结构稳定性。

更进一步地，索塔还包括一个以上的连接件140，第一塔柱110与第二塔柱120通过连接件140连接；如此，使得第一塔柱110与第二塔柱120连接成一个整体，从而使得索塔100整体结构更加稳定。连接件140为管件，靠近第一塔柱110的斜拉索300穿过安装孔111与连接件140，并通过第一拉索固定件121与第二塔柱120连接。如此，本实施例将斜拉索300穿过连接件140设置，使得斜塔斜拉桥结构更加简洁、美观，也避免了斜拉索300与连接件140会相互干涉。同时，由于斜拉索300位于连接件140内，因此，连接件140对斜拉索300具有保护作用。

在一个实施例中，请参考图3，靠近第一塔柱110的斜拉索300的一端延长线与靠近第二塔柱120的斜拉索300一端延长线相交为相交点124，相交点124位于第二塔柱的中心线123上。由此可知，其中一侧的斜拉索300对第二塔柱120的拉力的作用点为相交点124，而另一侧的斜拉索300对第二塔柱120的拉力的作用点也为相交点124，并且相交点124位于第二塔柱的中心线123上。如此，有效避免两侧斜拉索300对第二塔柱120的作用力结合对第二塔柱120还产生力矩的作用。如此，有利于提高斜塔斜拉桥的稳定性。此外，位于索塔100一侧的斜拉索300采用竖琴式双索面布置。其中，竖琴式布置是布置中的斜拉索300成平行排列，如此，简化斜拉索300与索塔100的连接构造，使得索塔100上锚固点分散，对索塔100的受力有利。

可选地，斜拉索300的布置还可设计为扇形、辐射形、星形或者其他类型布置。

在一个实施例中，请参考图7。索塔100与主梁200的高跨比h/l为1:3～1:5。主梁200采用正交异性桥面板钢箱梁结构或组合钢箱梁结构。

在一个具体实施例中，索塔100与主梁200的主梁200高跨比h/l为1：3.4，如此，使得索塔100的高度与主梁200跨度构成黄金比例，使得斜塔斜拉桥整体更加协调。此外，主梁200包括两个悬臂210与桥梁主体220，两个悬臂210分别位于桥梁主体220两侧；桥梁主体220包括顶板221、底板223、第一腹板222及第二腹板224。

在一个实施例中，斜塔斜拉桥还包括桥墩400，主梁200架设在桥墩400上。如此，使得斜塔斜拉桥更加稳固。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。