一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁的制作方法

本申请涉及鱼腹梁，尤其是涉及一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁。

背景技术：

1、鱼腹梁是一种为了增大抗弯强度、节约材料的梁；中间截面大，逐步向梁的两端减小，形状好象鱼腹式的，简称鱼腹梁。在施工期间给结构预先施加的应力，结构服役期间预加应力可全部或部分抵消荷载导致的应力，避免结构破坏。预应力鱼腹梁多应用于深基坑支护结构。

2、传统固接结构的鱼腹梁形式无法确定其弯矩零点即反弯点的位置，从而导致该处所受弯矩过大 ，而此处鱼腹梁截面面积小，抗弯刚度低，易发生破坏的缺陷。

技术实现思路

1、为了提高鱼腹梁的安全性及变形控制效率，本申请提供一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁。

2、本申请提供的一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁，采用如下的技术方案：

3、一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁，包括三角形梁、腰梁、撑杆和钢绞线，所述三角形梁设置于腰梁的两端，所述钢绞线的两端与三角形梁固定连接，所述三角形梁通过铰接结构与腰梁铰接，所述撑杆固定设置于腰梁上，且撑杆沿腰梁的长度方向设置多个，所述撑杆远离腰梁的一端设置有用于支撑钢绞线的桥架。

4、通过采用上述技术方案，传统鱼腹梁的结构不与受力弯矩图形式一致，也就是说传统鱼腹梁的腰梁与三角形梁的连接处不是其弯矩零点即反弯点，该连接处的弯矩较大；而此处的鱼腹梁的截面面积较小，为单个腰梁的截面面积，抗弯刚度低，易发生破坏。而本申请通过铰接结构将三角形梁与腰梁铰接，将土体压力的弯矩零点控制在铰接节点处，使得该连接处的弯矩为零，有效的防止该处发生破坏，提高安全性。同时，采用铰接结构连接，当腰梁长时间受到基坑土体的压力导致变形，通过调节钢绞线的预应力，达到减小腰梁弯矩的目的。因本申请的鱼腹梁更符合弯矩分布，弯矩大的地方鱼腹梁截面高度越高，弯矩小的地方截面高度低，充分利用了材料强度，也就提升了变形控制的效率。

5、进一步，所述铰接结构包括安装座、铰接块和铰接轴，所述安装座与三角形梁固定连接，所述安装座靠近腰梁的侧壁开设有铰接槽，所述铰接块转动设置于铰接槽内，所述铰接轴固定穿设于安装座内，且所述铰接块转动套设于铰接轴上，所述腰梁的一端与铰接块固定连接。

6、进一步，所述安装座与三角形梁焊接，所述铰接块靠近腰梁的一端固定设置有连接板，所述连接板与腰梁可拆卸连接。

7、通过采用上述技术方案，因整个三角形梁为固定尺寸，可以通用，安装座与三角形梁焊接，无需根据工况进行调整，可直接在工厂预制完成。而另一侧与腰梁可拆卸连接，根据不同工况，进行连接不同尺寸的腰梁，符合装配式结构需要，提高适用性。

8、进一步，所述安装座包括第一连接平面和第二连接平面，所述第一连接平面和第二连接平面设置于安装座靠近三角形梁的一端；

9、所述三角形梁包括横梁和斜梁，所述斜梁设置两个，所述横梁的两端与两个斜梁的一端固定连接，两个所述斜梁的另一端固定连接；所述第一连接平面与斜梁焊接，所述第二连接平面与横梁焊接。

10、进一步，所述桥架包括底板、支撑部和抵接座，所述底板固定设置于撑杆远离腰梁的一端，所述抵接座远离底板的侧壁开设有用于供钢绞线穿过的抵接槽；所述支撑部设置于底板与抵接座之间，用于调节抵接座的倾斜角度，所述支撑部沿腰梁的长度方向设置两个。

11、通过采用上述技术方案，通过支撑部进行顶升，提高钢绞线中的预应力进而控制鱼腹梁整体结构的变形，改变支撑杆的应力分配。同时每个桥架均包括有两个支撑部，通过调节两个支撑部的高度，控制抵接座的倾角，以使钢绞线与抵接槽的底壁更好的贴合，减小钢绞线连接处的应力。同时能够实现对鱼腹梁变形的实时控制。

12、进一步，所述抵接槽的底壁设置为弧形面，用于增大与钢绞线的接触面积。

13、进一步，所述抵接座上固定设置有安全杆，所述安全杆位于钢绞线的上方。

14、进一步，所述支撑部设置为液压缸，所述液压缸设置于底板上，所述液压缸的活塞杆上设置有导向块，所述导向块与抵接座铰接。

15、进一步，所述底板上固定设置有保力盒，所述保力盒内沿液压缸伸缩方向开设有导向槽，所述导向块滑动设置于导向槽内，所述液压缸位于保力盒内，所述保力盒内嵌设有用于与导向块的底壁抵接的垫片。

16、通过采用上述技术方案，由于桥架需要起到长时间的顶升作用，液压缸顶升后在保力盒中放入垫片，抵抗钢绞线压力，防止液压缸长期提供顶升力。

17、进一步，所述撑杆沿钢绞线角平分线方向倾斜设置。

18、通过采用上述技术方案，将撑杆沿钢绞线角平分线方向倾斜布置，明显减小弯矩及剪力，为进一步提高其稳定性，克服了传统竖直撑杆在两侧钢绞线作用下产生较大的弯矩及剪力的问题。

19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

20、1. 传统鱼腹梁的结构不与受力弯矩图形式一致，也就是说传统鱼腹梁的腰梁与三角形梁的连接处不是其弯矩零点即反弯点，该连接处的弯矩较大；而此处的鱼腹梁的截面面积较小，为单个腰梁的截面面积，抗弯刚度低，易发生破坏。而本申请通过铰接结构将三角形梁与腰梁铰接，将土体压力的弯矩零点控制在铰接节点处，使得该连接处的弯矩为零，有效的防止该处发生破坏，提高安全性。同时，采用铰接结构连接，当腰梁长时间受到基坑土体的压力导致变形，通过调节钢绞线的预应力，达到减小腰梁弯矩的目的。因本申请的鱼腹梁更符合弯矩分布，弯矩大的地方鱼腹梁截面高度越高，弯矩小的地方截面高度低，充分利用了材料强度，也就提升了变形控制的效率。

21、2. 因整个三角形梁为固定尺寸，可以通用，安装座与三角形梁焊接，无需根据工况进行调整，可直接在工厂预制完成。而另一侧与腰梁可拆卸连接，根据不同工况，进行连接不同尺寸的腰梁，符合装配式结构需要，提高适用性。

22、3. 通过支撑部进行顶升，提高钢绞线中的预应力进而控制鱼腹梁整体结构的变形，改变支撑杆的应力分配。同时每个桥架均包括有两个支撑部，通过调节两个支撑部的高度，控制抵接座的倾角，以使钢绞线与抵接槽的底壁更好的贴合，减小钢绞线连接处的应力。同时能够实现对鱼腹梁变形的实时控制。

技术特征：

1.一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，包括三角形梁(1)、腰梁(2)、撑杆(3)和钢绞线(4)，所述三角形梁(1)设置于腰梁(2)的两端，所述钢绞线(4)的两端与三角形梁(1)固定连接，其特征在于：所述三角形梁(1)通过铰接结构(7)与腰梁(2)铰接，所述撑杆(3)固定设置于腰梁(2)上，且撑杆(3)沿腰梁(2)的长度方向设置多个，所述撑杆(3)远离腰梁(2)的一端设置有用于支撑钢绞线(4)的桥架(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述铰接结构(7)包括安装座(71)、铰接块(72)和铰接轴(73)，所述安装座(71)与三角形梁(1)固定连接，所述安装座(71)靠近腰梁(2)的侧壁开设有铰接槽(711)，所述铰接块(72)转动设置于铰接槽(711)内，所述铰接轴(73)固定穿设于安装座(71)内，且所述铰接块(72)转动套设于铰接轴(73)上，所述腰梁(2)的一端与铰接块(72)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述安装座(71)与三角形梁(1)焊接，所述铰接块(72)靠近腰梁(2)的一端固定设置有连接板(721)，所述连接板(721)与腰梁(2)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述安装座(71)包括第一连接平面(712)和第二连接平面(713)，所述第一连接平面(712)和第二连接平面(713)设置于安装座(71)靠近三角形梁(1)的一端；

5.根据权利要求1所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述桥架(5)包括底板(51)、支撑部(52)和抵接座(53)，所述底板(51)固定设置于撑杆(3)远离腰梁(2)的一端，所述抵接座(53)远离底板(51)的侧壁开设有用于供钢绞线(4)穿过的抵接槽(531)；所述支撑部(52)设置于底板(51)与抵接座(53)之间，用于调节抵接座(53)的倾斜角度，所述支撑部(52)沿腰梁(2)的长度方向设置两个。

6.根据权利要求5所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述抵接槽(531)的底壁设置为弧形面(5311)，用于增大与钢绞线(4)的接触面积。

7.根据权利要求5所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述抵接座(53)上固定设置有安全杆(532)，所述安全杆(532)位于钢绞线(4)的上方。

8.根据权利要求5所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述支撑部(52)设置为液压缸，所述液压缸设置于底板(51)上，所述液压缸的活塞杆上设置有导向块(62)，所述导向块(62)与抵接座(53)铰接。

9.根据权利要求8所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述底板(51)上固定设置有保力盒(6)，所述保力盒(6)内沿液压缸伸缩方向开设有导向槽(61)，所述导向块(62)滑动设置于导向槽(61)内，所述液压缸位于保力盒(6)内，所述保力盒(6)内嵌设有用于与导向块(62)的底壁抵接的垫片(63)。

10.根据权利要求1所述的一种基于铰接结构(7)的预应力鱼腹梁，其特征在于：所述撑杆(3)沿钢绞线(4)角平分线方向倾斜设置。

技术总结
本申请涉及一种基于铰接结构的预应力鱼腹梁，涉及鱼腹梁技术领域，包括三角形梁、腰梁、撑杆和钢绞线，所述三角形梁设置于腰梁的两端，所述钢绞线的两端与三角形梁固定连接，所述三角形梁通过铰接结构与腰梁铰接，所述撑杆固定设置于腰梁上，且撑杆沿腰梁的长度方向设置多个，所述撑杆远离腰梁的一端设置有用于支撑钢绞线的桥架。本申请通过铰接结构将三角形梁与腰梁铰接，将土体压力的弯矩零点控制在铰接节点处，使得该连接处的弯矩为零，有效的防止该处发生破坏，提高安全性。

技术研发人员：庞森,王长军,王健,李肖肖,姜子航,刘冕,许丹丹,张蕊,蔡倩,李鹤飞,张旭鹏,王岩松
受保护的技术使用者：北京中建建筑科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15