CN110177910A - 具有负载分支节点和可调节伸出角度的支柱 - Google Patents

具有负载分支节点和可调节伸出角度的支柱 Download PDF

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CN110177910A CN201880007260.8A CN201880007260A CN110177910A CN 110177910 A CN110177910 A CN 110177910A CN 201880007260 A CN201880007260 A CN 201880007260A CN 110177910 A CN110177910 A CN 110177910A
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安德烈亚斯·科特
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洛塔尔·帕特博格
马库斯·劳胡特
英戈·罗格纳
拉尔夫·施特格迈尔
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Abstract

本发明涉及一种自由支柱(1)，其具有轴(2)、设置在轴上端的分支节点(3)和至少两个悬臂(4)，其分别在一端与分支节点连接并且在另一端支撑上部结构(5)，其特征在于分支节点(3)包括圆顶面(31)和数量对应于悬臂(4)数量的悬臂连接部(32)，并且悬臂连接部(32)以这样的方式布置，使得悬臂连接部(32)和轴(2)的中心轴在公共点处相交。

Description

具有负载分支节点和可调节伸出角度的支柱
技术领域
在土木工程中，支柱长期以来已知用于支撑更高位置的部件。这些通常以柱的形式实现，所述柱包括从基部到上部结构的均匀横截面或倾斜，即逐渐变细。对于具有较大面积延伸的上部构造的支撑，需要具有更大的支撑宽度的负载分支结构，其将力从较大的表面向支柱传导，只要上部结构未以自支撑方式实施或出现动态载荷。为此目的，通常使用横梁或悬臂梁，尤其是与多个柱结合，或使用框架结构。
背景技术
CN102259166A公开了一种球形铸造节点，在该球形铸造节点上，多个连接凸缘分布在表面上，以便能够连接斜支柱。该铸造节点尤其设置用于框架结构中。然而，在这方面的缺点是昂贵的生产和不灵活的设计，也就是说随后不能对连接凸缘的定位，尺寸和数量进行匹配，因为根据相应应用的实施方案，角度和位置可以不同。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种支柱，该支柱具有更大的支撑宽度并且能够灵活地适应相应应用的条件。本发明的另一个目的是以尽可能相同或类似的部件以及尽可能小的空间需求来实现前述目的。
次要目的是美学外观和低成本的可生产性。
所述目的通过具有权利要求1的特征的自由支柱实现，所述自由支柱在下文中通常也被称作支柱。
根据本发明设置一种自由支柱，其具有轴、设置在轴上端的分支节点和至少两个悬臂，该悬臂分别在一端与分支节点连接并且在另一端支撑上部结构，其特征在于，分支节点包括圆顶面和数量对应于悬臂的数量的悬臂连接部，并且悬臂连接部以这样的方式布置，使得悬臂连接部和轴的中心轴在公共点处相交。通过这种设计，对于支柱结构可以实现相对精细复杂的外观，尤其是当使用钢作为材料时。因此，仅需要相对小的支撑表面，并且最重要的是与相应的同样相对精细复杂的上部结构相结合，仅对位于下方的区域产生轻微的阴影遮盖。
支柱的优选实施例的特征在于，圆顶面具有至少相对于延伸穿过轴的中心轴的对称平面对称或者相对于轴的中心轴线旋转对称的形状。这里产生了金字塔，锥体和穹顶等的形状，在实现了悬臂或悬臂连接部的相应对称布置。围绕中心轴的对称设计改善了向轴上的力的引入，由此可以优化力的流动。根据构造和设计要求，圆顶面的形状可以具有倒圆的边缘和/或例如可以实施为截方棱锥或截锥体。利用这种设计简化了用于悬臂连接部与圆顶面连接的表面。然而，在例如椭圆形圆顶面中，3D切边可能是必要的。
支柱的一个特别优选的实施例的特征在于，圆顶面基本上以球形区段的形状形成，并且悬臂连接部通过圆环形表面与圆顶面相连，由此，中心轴共同的交叉点位于球形区段的中心。代替简单的管状区段，当然也可以通过相应的3D切边实现这样的实施形式，在这些实施形式中，悬臂相对于圆顶面的伸出角度能够不同地设置。球形区段是圆顶面的旋转对称实施方案的一种特殊形式，通过这种形式可以使用简单的管状区段作为悬臂连接部，并且悬臂连接部相对于轴的伸出角度可以任意调节，同时确保了中心轴根据本发明的对准。在此，优选的是，区段高度小于或等于圆顶面的半径，特别优选小于或等于半径的一半。然而，为了能够在圆顶面上布置至少两个悬臂连接部而不必将其彼此直接连接在一起，在这种情况下，球形区段的最小高度必须满足以下条件，其中，hK表示球形区段的高度，rK表示球形区段的半径，dA表示圆顶面上悬臂连接部的直径：
在本发明的另一优选实施形式中，圆顶面通过成形工艺由钢板产生。用于成型钢板的相应方法本身是专业人员已知的。该优选实施形式的优点在于，相应生产的圆顶面具有比例如通过钢铸造生产的圆顶面明显更恒定的壁厚。
在本发明的另一优选实施例中，圆顶面位于分支节点的上部区域中并且完全包围至悬臂的连接。
在本发明的另一优选实施形式中，圆顶面向上和向外拱起。
在本发明的其他实施形式中，支柱的特征在于，悬臂借助于螺纹法兰与悬臂连接部相连。根据支撑宽度以及轴高度与支柱总高度之比，在可能情况下需要长悬臂。在此，为了简化至圆顶面的悬臂连接部的组装和对准，所述连接与悬臂分开实施。然后通过螺纹法兰，尤其位于内部的法兰，实现悬臂与悬臂连接部的连接，为此，在可能情况下，必须在两个部件的至少一个上还设置另一个组装开口。
在前述实施形式的替代实施形式中，主要在支柱高度相对较小的情况下，支柱的特征在于悬臂连接部与悬臂一件式地实现。由此，部件的数量减少，这减少了运输和生产的花费。
支柱的其他实施形式的特征在于，分支节点包括过渡部，其中，圆顶面通过过渡部与轴相连，并且其中过渡部均衡轴和圆顶面的不同直径和/或横截面形状。关于设计，轴和圆顶面的相同横截面形状通常是优选的，在大多数情况下具有圆形或具有多边形横截面，但是其中直径可以是不同的，其中，在本申请中，以直径作为名称的还包括相应的尺寸，例如在多边形的情况下的边缘长度，外接圆，内切圆等。当对于轴来讲，较小的直径足够用于支撑载荷时，例如由于圆顶面上的空间要求可以为悬臂连接部设定不同的直径。
在具有过渡部的支柱的实施形式中，支柱的特征在于，过渡部具有连续变化的直径和/或横截面。为此，例如当横截面为圆形时产生了锥形过渡部，其将轴直径向上扩展到圆顶面的直径。作为替代，为了产生蘑菇形外观，过渡部也可以实施为实心平板或从上轴端向下指向的锥形。
支柱的实施形式的特征在于，分支节点的部分彼此焊接在一起。当使用钢作为支柱部件的材料时，这些支柱部件优选彼此焊接在一起，尤其是分支节点的部件可以以这种方式连接以形成组件，由此可以减少运输和组装的花费。
在本发明的实施形式中，关于加固，支柱的特征在于，在分支节点中设置隔板。尤其在较大直径的情况下，可以以这种方式提高部件的刚度而不增加壁厚。
支柱的实施形式的特征在于，悬臂实施为具有恒定或圆锥形横截面的管。制造技术上最简单并且最经济地，悬臂可由具有恒定直径的管制成。由于力的分布并且考虑到设计，向上锥形地逐渐变细的悬臂也已经足够并且同时能够减轻重量。
根据本发明的支柱的实施形式的特征在于，悬臂是弯曲的或3D成形的。首先，出于设计原因或者为了确保特定的内径，例如确保在两个支柱之间的支撑宽度的特定宽度处的净空，悬臂也可以包括弯曲的延伸。3D成形的悬臂应理解为这样的悬臂，其中心轴在悬臂的长度上在多于一个方向上模制。
根据本发明的实施例的支柱的特征尤其在于，轴被实施为螺旋焊缝焊接的管。因此，能够实现恒定或圆锥形横截面走向的任意直径和管长度都是可行的。
在本发明的另一优选实施例中，至少两个悬臂的中心线的轮廓不平行于桥结构的车道中心线的轮廓延伸。
附图说明
下面通过示意图更详细地解释本发明，相同类型的部件以相同的附图标记标出，其中详细说明如下：
图1示出了本发明的实施形式中的支柱，
图2示出了图1中的实施形式的上部的另一视图，
图3示出了类似于图2中所示的本发明的替代实施形式，
图4示出了根据本发明的支柱的下部的实施形式，
图5示出了根据本发明的支柱的下部的另一实施形式，
图6示出了根据本发明的支柱的下部的另一实施形式，包括悬臂连接部，
图7示出了根据本发明的支柱在桥梁中的示例性应用。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的自由支柱(1)的一个实施形式的透视图，其具有四个悬臂(4)，所述悬臂(4)具有锥形的基本形状并且是轻微弯曲的。所述悬臂(4)通过螺纹法兰(6)与分支节点(3)相连，这将在下面的附图中更详细地说明。分支节点(3)在上方与轴(2)顶部的上端相连。
图2示出了根据图1的分支节点(3)和悬臂(4)的部件。这里，悬臂(4)分别通过螺纹法兰(6)与悬臂连接部(32)相连，悬臂连接部(32)与向上弯曲的圆顶面(31)相连。过渡部(33)向下连接到圆顶面(31)的边缘，其侧表面在未示出的轴(2)的方向上向下锥形地逐渐变细。
图3示出了图2中所示变型方案的替代实施形式。悬臂(4)经由螺纹法兰(6)和悬臂连接部(32)直至圆顶面(31)的结构是相同的。然而，过渡部(33)具有较小的直径，因此过渡部(33)不连接到边缘而是连接到圆顶面(31)的内部。作为进一步的不同之处，过渡部(33)以锥形方式逐渐变细到与未示出的轴(2)相比更小的直径。为了补偿所述直径差异，过渡部(33)具有连接到锥体的连接板。
图4和图5分别示出了不同实施形式的下部组件。所述实施形式的共同之处在于，轴(2)从底部延伸到顶部，并且在上端处设置有锥形过渡部(33)，其扩展到圆顶面(31)的直径。圆顶面(31)分别形成为球形区段。由于形成为球形区段，可以使用具有圆形横截面的管状区段用于未示出的悬臂连接部(32)。
区别在于，在图4中，圆顶面(31)呈半球，因此球形区段或圆顶面(31)的高度对应于球形区段的半径。由此提供了相对较大的圆顶面(31)，其相应地为未示出的悬臂连接部(32)的布置提供空间，并且同时，特别是为了大的支撑宽度，实现了悬臂连接部(32)和轴(2)的中心轴之间大的伸出角度。
与此相反，在图5中，球形区段的高度小于球形区段的半径。由此，这形成了明显更平坦的圆顶面(31)，由此在悬臂连接部(32)和轴(2)的中心轴之间产生较小的伸出角度，这改善了组件中的力流。
图6示出了根据本发明的支柱(1)的轴(2)，并且圆顶面(31)直接连接到所述支柱的上端。在该实施例中未设置过渡部(33)。这里，圆顶面(31)具有相对于垂直于通过轴(2)的中心轴线的绘图平面延伸的平面对称的设计，并且设计用于两个悬臂连接部(32)。如图所示，悬臂连接部(32)和轴(2)的中心轴在一点处相交。在该实施例中，通过修改视图中所示的圆顶面(31)的三角形横截面的高度和/或悬臂连接部(32)上的面用于连接到圆顶面(31)上的其他角度，可以改变所述点在轴(2)的中心轴上的位置，由此可以改变支柱中的力流。
图7示出了根据本发明的支柱(1)以桥作为上部结构(5)的示例性应用。在该示例中，支柱(1)这样支撑上部结构(5)，即，轴(2)分别从地面向上延伸并且在分支节点(3)处分支成悬臂(4)。悬臂(4)分支出来以便能够形成更大的支撑表面或支撑宽度并且与上部结构(5)相连。
本发明的不同特征可以以任意方式彼此组合，并且不局限于所描述或示出的实施形式的示例。
附图标记说明
1 (自由)支柱
2 轴
3 分支节点
31 圆顶面
32 悬臂连接部
33 过渡部
4 悬臂
5 上部结构
6 螺纹法兰

Claims (12)

1.自由支柱(1)，所述自由支柱具有轴(2)、设置在轴上端的分支节点(3)和至少两个悬臂(4)，所述悬臂分别在一端与分支节点连接并且在另一端支撑上部结构(5)，其特征在于，所述分支节点(3)包括圆顶面(31)和数量对应于悬臂(4)数量的悬臂连接部(32)，并且悬臂连接部(32)以这样的方式布置，使得悬臂连接部(32)和轴(2)的中心轴在一个公共点处相交。
2.根据权利要求1所述的支柱(1)，其特征在于，所述圆顶面(31)具有至少相对于延伸穿过轴(2)的中心轴的对称平面对称或者相对于轴(2)的中心轴旋转对称的形状。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，所述圆顶面(31)基本上以球形区段的形式形成，并且所述悬臂连接部(32)通过圆环形表面与圆顶面(31)相连，由此，中心轴共同的交叉点位于球形区段的中心。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，所述悬臂(4)借助于螺纹法兰(6)与悬臂连接部(32)相连。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，悬臂连接部(32)与悬臂(4)一件式地构造。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，分支节点(3)包括过渡部(33)，其中，圆顶面(31)通过所述过渡部(33)与所述轴(2)相连，并且其中所述过渡部(33)均衡所述轴(2)和圆顶面(31)的不同直径和/或横截面形状。
7.根据权利要求6所述的支柱(1)，其特征在于，所述过渡部(33)具有连续变化的直径和/或横截面。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，分支节点(3)的部分彼此焊接在一起。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，在所述分支节点(3)中设置隔板。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，所述悬臂(4)实施为具有恒定横截面或圆锥形横截面的管。
11.根据权利要求10所述的支柱(1)，其特征在于，所述悬臂(4)是弯曲的或3D成形的。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的支柱(1)，其特征在于，所述轴(2)被实施为螺旋焊缝焊接的管。
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