专利名称：具有下吊卦式预应力高强度钢铰线的钢管砼桁架式拱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及桁架式拱结构的改进技术。
背景技术：
现有的双铰拱，当两端都是固定铰支座，采用桁架式拱并应用钢管砼材料时，由于是轴向受压，钢管砼优异的抗压性能取得良好的经济效益.但是当一端为固定铰支座，另一端为水平可动铰支座并不设置水平拉杆(房屋建筑常是这样)时，无法阻止其强大的水平推力而产生水平位移，难以实现二端都是固定铰支座拱的轴向受压的特点，从而无法发挥钢管砼(抗压好，抗垃差)的优点·主要缺点是(一)受力欠佳·’( 二)用钢量大，造价闻；(二)承载能力有限。
实用新型内容本实用新型提供一种具有下吊卦式折线形预应力高强度钢铰线的桁架式拱，本实用新型解决了现有的某些(例如房屋建筑屋盖)桁架式拱存在的受力欠佳，用钢量大，造价高，承载能力有限的问题。为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案由钢管砼桁架式拱(I)、下支撑
(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼桁架式拱(I)呈二端低中间高弧形设置，预应力高强度钢铰线(3)呈二端低中间高折线形设置，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼桁架式拱(I)下方，预应力高强度钢铰线(3)为两端低中间高折线形设置，预应力高强度钢铰线(3)两端与钢管砼桁架式拱(I)两端支座连接，预应力高强度钢铰线(3)的中段通过若干竖向设置的下吊卦支撑(2)与钢管砼桁架式拱(I)连接。本实用新型目的及优点(I)钢管砼具有良好的抗压性能，节省钢材，因此经济实用.但是它的抗拉性能差，存在局限性。本实用新型应用多阶次预应力方法，控制拱的受力状态，使桁架式拱始终处于合理的受压、受拉状态，发挥了钢管砼的优点，克服了受垃差的缺，把钢管砼桁架式拱，推广到房屋建筑等大跨度结构仍能取得较好的经济效益。(2).应用多阶次预应力方法，将拱结构的外荷载作用，逐阶次卸载，转移到预应力高强度钢饺线索，充分地利用了高强度钢材的强度。(3)桁架式拱既是承受荷载结构，外围护结构(例如房屋屋盖、墙面)，又是预应力钢铰线的支座。 由於上述优点，取得经济效益。
图1是本实用新型结构示意图。图中符号说明钢管砼桁架式拱(I)、下吊卦支撑(2)、预应力高强度钢铰线(3)。
具体实施方式
如图1所示，具有下吊卦式折线形预应力高强度钢铰线的桁架式拱，由钢管砼桁架式拱(I)、下吊卦支撑(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼桁架式拱(I)呈二端低中间高弧形设置，预应力高强度钢铰线(3)呈折线形设置，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼平面桁架(I)下方，预应力高强度钢铰线(3)为两端低中间高折线形结构，预应力高强度钢铰线(3)两端与钢管砼桁架式拱(I)两端支座位置连接，预应力高强度钢铰线(3)的中段通过若干竖向设置的下吊卦支撑(2)与钢管砼桁架式拱(I)连接。上述技术方案的特点(I)本结构上部为钢管砼桁架式拱，下部布置二端低中间高折线形的预应力钢铰线(详见附图1)，通过下吊卦支撑及两端支座与桁架式拱连为一体，采用分数批施加荷载，数次施加预应力的多阶次预应力设计。(2)将荷载分解为数批施加(以荷载的实际可分性为准，如第一批荷载为拱式桁架骨架杆件自重，施加第一次预应力，第二批荷载为安装屋面，墙面，施加第二次预应力，第三批荷载为安装设备和活荷载，第三次预应力为温度差应力，第四批荷载为地震作用)。(3)温度应力及温度差根椐钢结构设计规范(GB50017-2003)，第8.1. 5条规定露天结构温度区段可以长达120M，没有强调要作温度应力计算，而且一端支座是水平向可滑动，温度变化时(如冬季、夏季)，上部桁架与下部予应力钢铰线同时伸长和缩短，内力不受影响(摩阻力很小，因此不计)。但是，如果结构有它特殊之处，上部桁架式拱和预应力钢铰线产生温度差(例如房屋建筑桁架式拱暴露在屋面以上，室内、外有温差)时，从而使二者温度变形有差异，它对上部结构的影响十分敏感。当预应力钢铰线温度低於上部结构时，相当於预应力钢铰线收缩而产生一拉力；预应力钢铰线温度高於上部结构则预应力钢铰线比上部结构伸长大，相当於预应力钢铰线放松(减少预应力)而对上部结构产生影响。总之，无论处于哪种情况，都可能对结构产生不利影响。因此，上述二种工况均需验算。(4)地震作用本结构属於大跨度结构，根椐建筑抗震设计规范GB50011-2001 (2008年版)第5. 3. 3条。以8度地震为例，取该结构、构件重力荷载代表值的10%。即第一、二、三批荷载总值的1.1倍(竖向地震作用)，作用於最不利工况。(5)本方案以预应力钢结构技术规程为依椐，预应力损失等，请查看该规程。下吊卦折线形预应力高强度钢铰线的布置(I)钢管砼具有良好的抗压性能，节省钢材，因此经济实用.但是它的抗拉性能差，存在局限性。本实用新型应用多阶次预应力方法，控制拱的受力状态，使桁架式拱始终处于合理的受压、受拉状态，发挥了钢管砼的优点，克服了受垃差的缺点。(2).应用多阶次预应力方法，将拱结构的外荷载作用，逐阶次卸载，转移到预应力高强度钢饺线索，充分地利用了高强度钢材的强度，从而为结构优化创造条件。本实用新型将钢管砼应用於桁架式拱结构，解决了纲管砼的拉、压异性而存在的局限性，推广了双铰拱在房屋建筑等的应用，使支座可水平位移的双绞拱，同样可以获得良好的经济效益。通过例题(53M跨下吊卦的预应力桁架式拱屋盖)计算荷载由q = 3. 3KN/M增加到q = 24. 1KN/M即增加24. 1/3. 3 = 7. 3倍拱挠度(即竖向位移)由37. 3mm增加到69. 9mm，挠度却只增加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倍构件最大轴压力由Nmax = -290. 34KN增加到Nmax = -1245KN轴压力增加1245/290 = 4. 3倍，与荷载增加7.3倍相比，效益明显提高了，体现内力卸载，、转移的效果。本例题(53M跨拱)结构每延米荷载24. 1KN/M时，每延米用钢量83. 1KN/M最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
权利要求1.具有下吊卦式预应力高强度钢铰线的钢管砼桁架式拱，其特征在于，由钢管砼桁架式拱(I)、下支撑(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼桁架式拱(I)，呈二端低中间高弧形设置，预应力高强度钢铰线(3)呈二端低中间高折线形设置，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼桁架式拱(I)下方，预应力高强度钢铰线(3)两端与钢管砼桁架式拱(I)两端的支座连接，预应力高强度钢铰线(3)的中段通过若干竖向设置的下支撑(2) 与钢管砼桁架式拱(I)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种具有下吊卦式预应力高强度钢铰线的钢管砼桁架式拱，涉及建筑拱结构的改进技术。由钢管砼桁架式拱(1)、下吊褂支撑(2)和预应力高强度钢铰线(3)构成；所述钢管砼桁架式拱(1)呈二端低中间高弧形设置，预应力高强度钢铰线(3)呈二端低中间高折线形设置，预应力高强度钢铰线(3)设置于钢管砼桁架式拱(1)下方，预应力高强度钢铰线(3)为两端低中间高结构，预应力高强度钢铰线(3)两端与钢管砼桁架式拱(1)两端支座连接，预应力高强度钢铰线(3)的中段通过若干竖向设置的下吊卦支撑(2)与钢管砼桁架式拱(1)连接。本实用新型解决了现有的桁架式拱结构建筑，当一端为固定绞，另一端为可动铰支座，无水平拉杆的双绞拱存在的受力欠佳，用钢量大，造价高，承载能力有限的问题。
文档编号E04C3/40GK202882221SQ20112040590
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者张如成 申请人:张如成