具有下吊卦式預應力高強度鋼鉸線的鋼管砼桁架式拱的製作方法

2024-02-23 22:54:15

專利名稱：具有下吊卦式預應力高強度鋼鉸線的鋼管砼桁架式拱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及桁架式拱結構的改進技術。
背景技術：
現有的雙鉸拱，當兩端都是固定鉸支座，採用桁架式拱並應用鋼管砼材料時，由於是軸向受壓，鋼管砼優異的抗壓性能取得良好的經濟效益.但是當一端為固定鉸支座，另一端為水平可動鉸支座並不設置水平拉杆(房屋建築常是這樣)時，無法阻止其強大的水平推力而產生水平位移，難以實現二端都是固定鉸支座拱的軸向受壓的特點，從而無法發揮鋼管砼(抗壓好，抗垃差)的優點·主要缺點是(一)受力欠佳·』( 二)用鋼量大，造價聞；(二)承載能力有限。
實用新型內容本實用新型提供一種具有下吊卦式折線形預應力高強度鋼鉸線的桁架式拱，本實用新型解決了現有的某些(例如房屋建築屋蓋)桁架式拱存在的受力欠佳，用鋼量大，造價高，承載能力有限的問題。為解決上述問題，本實用新型採用如下技術方案由鋼管砼桁架式拱(I)、下支撐
(2)和預應力高強度鋼鉸線(3)構成；所述鋼管砼桁架式拱(I)呈二端低中間高弧形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)呈二端低中間高折線形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)設置於鋼管砼桁架式拱(I)下方，預應力高強度鋼鉸線(3)為兩端低中間高折線形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)兩端與鋼管砼桁架式拱(I)兩端支座連接，預應力高強度鋼鉸線(3)的中段通過若干豎向設置的下吊卦支撐(2)與鋼管砼桁架式拱(I)連接。本實用新型目的及優點(I)鋼管砼具有良好的抗壓性能，節省鋼材，因此經濟實用.但是它的抗拉性能差，存在局限性。本實用新型應用多階次預應力方法，控制拱的受力狀態，使桁架式拱始終處於合理的受壓、受拉狀態，發揮了鋼管砼的優點，克服了受垃差的缺，把鋼管砼桁架式拱，推廣到房屋建築等大跨度結構仍能取得較好的經濟效益。(2).應用多階次預應力方法，將拱結構的外荷載作用，逐階次卸載，轉移到預應力高強度鋼餃線索，充分地利用了高強度鋼材的強度。(3)桁架式拱既是承受荷載結構，外圍護結構(例如房屋屋蓋、牆面)，又是預應力鋼鉸線的支座。 由於上述優點，取得經濟效益。

圖1是本實用新型結構示意圖。圖中符號說明鋼管砼桁架式拱(I)、下吊卦支撐(2)、預應力高強度鋼鉸線(3)。
具體實施方式
如圖1所示，具有下吊卦式折線形預應力高強度鋼鉸線的桁架式拱，由鋼管砼桁架式拱(I)、下吊卦支撐(2)和預應力高強度鋼鉸線(3)構成；所述鋼管砼桁架式拱(I)呈二端低中間高弧形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)呈折線形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)設置於鋼管砼平面桁架(I)下方，預應力高強度鋼鉸線(3)為兩端低中間高折線形結構，預應力高強度鋼鉸線(3)兩端與鋼管砼桁架式拱(I)兩端支座位置連接，預應力高強度鋼鉸線(3)的中段通過若干豎向設置的下吊卦支撐(2)與鋼管砼桁架式拱(I)連接。上述技術方案的特點(I)本結構上部為鋼管砼桁架式拱，下部布置二端低中間高折線形的預應力鋼鉸線(詳見附圖1)，通過下吊卦支撐及兩端支座與桁架式拱連為一體，採用分數批施加荷載，數次施加預應力的多階次預應力設計。(2)將荷載分解為數批施加(以荷載的實際可分性為準，如第一批荷載為拱式桁架骨架杆件自重，施加第一次預應力，第二批荷載為安裝屋面，牆面，施加第二次預應力，第三批荷載為安裝設備和活荷載，第三次預應力為溫度差應力，第四批荷載為地震作用)。(3)溫度應力及溫度差根椐鋼結構設計規範(GB50017-2003)，第8.1. 5條規定露天結構溫度區段可以長達120M，沒有強調要作溫度應力計算，而且一端支座是水平向可滑動，溫度變化時(如冬季、夏季)，上部桁架與下部予應力鋼鉸線同時伸長和縮短，內力不受影響(摩阻力很小，因此不計)。但是，如果結構有它特殊之處，上部桁架式拱和預應力鋼鉸線產生溫度差(例如房屋建築桁架式拱暴露在屋面以上，室內、外有溫差)時，從而使二者溫度變形有差異，它對上部結構的影響十分敏感。當預應力鋼鉸線溫度低於上部結構時，相當於預應力鋼鉸線收縮而產生一拉力；預應力鋼鉸線溫度高於上部結構則預應力鋼鉸線比上部結構伸長大，相當於預應力鋼鉸線放鬆(減少預應力)而對上部結構產生影響。總之，無論處於哪種情況，都可能對結構產生不利影響。因此，上述二種工況均需驗算。(4)地震作用本結構屬於大跨度結構，根椐建築抗震設計規範GB50011-2001 (2008年版)第5. 3. 3條。以8度地震為例，取該結構、構件重力荷載代表值的10%。即第一、二、三批荷載總值的1.1倍(豎向地震作用)，作用於最不利工況。(5)本方案以預應力鋼結構技術規程為依椐，預應力損失等，請查看該規程。下吊卦折線形預應力高強度鋼鉸線的布置(I)鋼管砼具有良好的抗壓性能，節省鋼材，因此經濟實用.但是它的抗拉性能差，存在局限性。本實用新型應用多階次預應力方法，控制拱的受力狀態，使桁架式拱始終處於合理的受壓、受拉狀態，發揮了鋼管砼的優點，克服了受垃差的缺點。(2).應用多階次預應力方法，將拱結構的外荷載作用，逐階次卸載，轉移到預應力高強度鋼餃線索，充分地利用了高強度鋼材的強度，從而為結構優化創造條件。本實用新型將鋼管砼應用於桁架式拱結構，解決了綱管砼的拉、壓異性而存在的局限性，推廣了雙鉸拱在房屋建築等的應用，使支座可水平位移的雙絞拱，同樣可以獲得良好的經濟效益。通過例題(53M跨下吊卦的預應力桁架式拱屋蓋)計算荷載由q = 3. 3KN/M增加到q = 24. 1KN/M即增加24. 1/3. 3 = 7. 3倍拱撓度(即豎向位移)由37. 3mm增加到69. 9mm，撓度卻只增加69. 9/37. 3 =1. 9倍拱水平位移由17. 6mm增加到18. 3mm只增加[18. 3/17. 6 = 1. 04倍構件最大軸壓力由Nmax = -290. 34KN增加到Nmax = -1245KN軸壓力增加1245/290 = 4. 3倍，與荷載增加7.3倍相比，效益明顯提高了，體現內力卸載，、轉移的效果。本例題(53M跨拱)結構每延米荷載24. 1KN/M時，每延米用鋼量83. 1KN/M最後應說明的是顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。
權利要求1.具有下吊卦式預應力高強度鋼鉸線的鋼管砼桁架式拱，其特徵在於，由鋼管砼桁架式拱(I)、下支撐(2)和預應力高強度鋼鉸線(3)構成；所述鋼管砼桁架式拱(I)，呈二端低中間高弧形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)呈二端低中間高折線形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)設置於鋼管砼桁架式拱(I)下方，預應力高強度鋼鉸線(3)兩端與鋼管砼桁架式拱(I)兩端的支座連接，預應力高強度鋼鉸線(3)的中段通過若干豎向設置的下支撐(2) 與鋼管砼桁架式拱(I)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種具有下吊卦式預應力高強度鋼鉸線的鋼管砼桁架式拱，涉及建築拱結構的改進技術。由鋼管砼桁架式拱(1)、下吊褂支撐(2)和預應力高強度鋼鉸線(3)構成；所述鋼管砼桁架式拱(1)呈二端低中間高弧形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)呈二端低中間高折線形設置，預應力高強度鋼鉸線(3)設置於鋼管砼桁架式拱(1)下方，預應力高強度鋼鉸線(3)為兩端低中間高結構，預應力高強度鋼鉸線(3)兩端與鋼管砼桁架式拱(1)兩端支座連接，預應力高強度鋼鉸線(3)的中段通過若干豎向設置的下吊卦支撐(2)與鋼管砼桁架式拱(1)連接。本實用新型解決了現有的桁架式拱結構建築，當一端為固定絞，另一端為可動鉸支座，無水平拉杆的雙絞拱存在的受力欠佳，用鋼量大，造價高，承載能力有限的問題。
文檔編號E04C3/40GK202882221SQ20112040590
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者張如成 申請人:張如成