CN112982673B - 一种减小曲线预应力张拉损失的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减小曲线预应力张拉损失的装置,包括曲线索、直线索、径向索,直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点、张拉端节点和固定端节点,其特征在于:曲线索为非封闭曲线,两端与直线索连接,曲线索设置环索夹节点与钢结构连接;直线索布置在水平曲线索端点的切线方向,一端连接曲线索,一端设置张拉端节点与钢结构连接;直线索设置直索夹节点与钢结构连接;直线索与曲线索交点位置设置斜索夹节点与钢结构连接;径向索布置在曲线索法线方向,径向索一端设置耳板与环索夹节点连接,一端设置固定端节点与钢结构连接,环索夹节点与钢结构在径向索方向能够相对滑移,在曲线索切线方向不可相对滑移,张拉端节点布置在直线索的端点。
Description
技术领域
本发明涉及一种大跨空间结构的预应力张拉技术,特别是一种减小曲线预应力张拉损失的装置及方法。
背景技术
预应力钢结构通过在钢结构中施加预应力,改善结构受力状态,提高结构承载能力、刚度及稳定性,从而减少结构用钢量,降低造价,在大跨空间结构中的应用非常广泛。预应力的施工需根据结构体系确定合理经济的张拉方法,为确保结构成型后受力状态与设计状态一致。尤其在曲线预应力索施工中,索体与索夹节点的摩擦损失可达到10%,甚至更大。尽量减小摩擦损失是张拉方法选择考虑的很重要的因素。选择摩擦损失较小的施工张拉方案,往往施工成本高,甚至为了减小摩擦损失,需要设计特定的索夹节点,加工困难精度要求极高,摩擦损失仍然不可忽略,需要根据实际预应力值对主体结构调整设计。如何有效的减小摩擦损失是曲线预应力应用的难题。
发明内容
在预应力索张拉过程中,索夹节点与钢结构连接,无相对变形,预应力索在索夹节点的滑道内滑移。索夹节点滑道内通常采用铺设聚四氟乙烯板的方式,减小索张拉过程中索滑移与滑道间的摩擦。对于曲线预应力筋,索夹节点滑道的曲率应与曲线预应力索的曲率完全一致,确保张拉过程中索体与滑道间的摩擦力最小。但实际施工过程中,由于加工误差等原因,滑道与索体曲面不能完全吻合,张拉过程中索体易形成折点,聚四氟乙烯片无法发挥作用,导致实际预应力损失与理论计算值相差很大。
本发明提出一种减小张拉过程中曲线预应力张拉损失的装置及方法。该装置中曲线索索夹节点与钢结构在曲线索法线方向可相对滑移,在预应力张拉过程中,索夹节点可随索体一同变形,二者不再出现相对滑移,有效避免了张拉过程的摩擦力损失,结构构件的设计内力与实际工程完成状态相符合,达到更精准的设计。
本发明涉及一种减小曲线预应力张拉损失的装置,包括曲线索、直线索、径向索,直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点、张拉端节点和固定端节点,其特征在于:曲线索为非封闭曲线,两端与直线索连接,曲线索设置环索夹节点与钢结构连接;直线索布置在水平曲线索端点的切线方向,一端连接曲线索,一端设置张拉端节点与钢结构连接;直线索设置直索夹节点与钢结构连接;直线索与曲线索交点位置设置斜索夹节点与钢结构连接;径向索布置在曲线索法线方向,径向索一端设置耳板与环索夹节点连接,一端设置固定端节点与钢结构连接,环索夹节点与钢结构在径向索方向能够相对滑移,在曲线索切线方向不可相对滑移,张拉端节点布置在直线索的端点。
本发明还涉及一种减小曲线预应力张拉损失的方法,其特征在于:在预应力张拉过程中,径向索在固定端节点与钢结构连接,在张拉端对直线索进行张拉,直线索在直索夹节点内滑移,将张拉预应力传至曲线索,再通过环索夹节点传至径向索,通过径向索固定端节点传至钢结构上;张拉完成后,直线索在张拉端节点与钢结构通过销轴连接,索夹节点通过螺栓将盖板卡紧固定直线索、曲线索,索体与索夹节点无相对滑移;预应力索在固定端节点、张拉端节点、直索夹节点、斜索夹节点均与钢结构变形协调;在预应力张拉过程、预应力张拉完成、结构正常使用过程中,环径索夹节点与索体变形协同,与钢结构可沿径向索方向相对滑移,在曲线索切线方向不可滑移。
优选地,水平曲线索曲线形状可为圆弧、不同曲率圆弧拼接拟合曲线、椭圆弧。
优选地,张拉端节点与钢结构采用销轴连接。
优选地,直索夹节点、斜索夹节点与钢结构采用焊接连接。
优选地,环索夹节点与钢结构在径向索方向采用长圆孔螺栓连接,在曲线索切线方向采用螺栓连接。
优选地,径向索在张拉过程为曲线索定型。
优选地,径向索末端索体设置螺纹,可通过拧紧或释放螺纹调节索力。
优选地,径向索末端设置张拉端节点与钢结构连接,预应力施加可同时张拉直线索和径向索。
优选地,主体结构钢结构空间网格体系,可采用网架结构、立体桁架、平面正交桁架。
优选地,所述直线索、曲线索,径向索均为Galfan合金镀层钢索。
优选地,所述直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点均为铸钢节点,材质为G20Mn5。
有益效果:
本发明使得预应力张拉过程中,曲线索索夹节点可随索体一同变形,不再出现相对滑移,巧妙的避免了张拉过程中曲线预应力索与索夹节点间的摩擦损失,降低了预应力张拉施工难度,提高了设计状态与实际施工完成状态结构受力的一致性。
设置径向索将预应力索与钢结构连接点外移,连接点布置更均匀分散,提高了预应力对增加结构承载力和竖向刚度的的效率。
环索夹节点与钢结构的可相对滑移,径向索末端索体设置螺纹,保证了线索存在找形误差的情况下,仍可与钢结构连接,不影响结构受力安全性。
径向索末端设置张拉端节点,预应力施加可同时张拉直线索和径向索,减小张拉过程中预拉力传递行程,减小预应力损失,有效提高张拉效率。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性具体实施方式进一步说明:
图1为本发明的减小曲线预应力张拉损失装置的整体三维图;
图2为本发明的水平曲线预应力装置直索夹节点轴侧图;
图3为本发明的水平曲线预应力装置斜索夹节点轴侧图;
图4为本发明的水平曲线预应力装置环索夹节点轴侧图;
图5为本发明的水平曲线预应力装置张拉端节点轴侧图;
图6为本发明的水平曲线预应力装置张拉端节点的销轴构造图。
附图标记如下:
1直线索;2曲线索;3径向索;4直索夹节点;5斜索夹节点;6环索夹节点;7张拉端节点;8固定端节点;9索夹盖板;10索夹螺栓;11长圆孔;12耳板;13销轴;14钢结构。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明,下面结合附图和具体实施方式对本发明技术方案进一步说明。
具体实施方式1
本发明涉及一种减小曲线预应力张拉损失的装置,包括曲线索、直线索、径向索,直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点、张拉端节点和固定端节点,其特征在于:曲线索为非封闭曲线,两端与直线索连接,曲线索设置环索夹节点与钢结构连接;直线索布置在水平曲线索端点的切线方向,一端连接曲线索,一端设置张拉端节点与钢结构连接;直线索设置直索夹节点与钢结构连接;直线索与曲线索交点位置设置斜索夹节点与钢结构连接;径向索布置在曲线索法线方向,径向索一端设置耳板与环索夹节点连接,一端设置固定端节点与钢结构连接,环索夹节点与钢结构在径向索方向能够相对滑移,在曲线索切线方向不可相对滑移,张拉端节点布置在直线索的端点。
优选地,水平曲线索曲线形状可为圆弧、不同曲率圆弧拼接拟合曲线、椭圆弧。
优选地,张拉端节点与钢结构采用销轴连接。
优选地,直索夹节点、斜索夹节点与钢结构采用焊接连接。
优选地,环索夹节点与钢结构在径向索方向采用长圆孔螺栓连接,在曲线索切线方向采用螺栓连接。
优选地,径向索在张拉过程为曲线索定型。
优选地,径向索末端索体设置螺纹,可通过拧紧或释放螺纹调节索力。
具体实施方式2
本发明涉及一种减小曲线预应力张拉损失的装置,包括曲线索、直线索、径向索,直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点、张拉端节点和固定端节点,其特征在于:曲线索为非封闭曲线,两端与直线索连接,曲线索设置环索夹节点与钢结构连接;直线索布置在水平曲线索端点的切线方向,一端连接曲线索,一端设置张拉端节点与钢结构连接;直线索设置直索夹节点与钢结构连接;直线索与曲线索交点位置设置斜索夹节点与钢结构连接;径向索布置在曲线索法线方向,径向索一端设置耳板与环索夹节点连接,一端设置固定端节点与钢结构连接,环索夹节点与钢结构在径向索方向能够相对滑移,在曲线索切线方向不可相对滑移,张拉端节点布置在直线索的端点。
优选地,径向索末端设置张拉端节点与钢结构连接,预应力施加可同时张拉直线索和径向索。
优选地,主体结构钢结构空间网格体系,可采用网架结构、立体桁架、平面正交桁架。
优选地,所述直线索、曲线索,径向索均为Galfan合金镀层钢索。
优选地,所述直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点均为铸钢节点,材质为G20Mn5。
具体实施方式3
本发明还涉及一种减小曲线预应力张拉损失的方法,其特征在于:在预应力张拉过程中,径向索在固定端节点与钢结构连接,在张拉端对直线索进行张拉,直线索在直索夹节点内滑移,将张拉预应力传至曲线索,再通过环索夹节点传至径向索,通过径向索固定端节点传至钢结构上;张拉完成后,直线索在张拉端节点与钢结构通过销轴连接,索夹节点通过螺栓将盖板卡紧固定直线索、曲线索,索体与索夹节点无相对滑移;预应力索在固定端节点、张拉端节点、直索夹节点、斜索夹节点均与钢结构变形协调;在预应力张拉过程、预应力张拉完成、结构正常使用过程中,环径索夹节点与索体变形协同,与钢结构可沿径向索方向相对滑移,在曲线索切线方向不可滑移。
Claims (10)
1.一种减小曲线预应力张拉损失的装置,包括曲线索、直线索、径向索,直索夹节点、斜索夹节点、环索夹节点、张拉端节点和固定端节点,其特征在于:曲线索为非封闭曲线,两端与直线索连接,曲线索设置环索夹节点与钢结构连接;直线索布置在水平曲线索端点的切线方向,一端连接曲线索,一端设置张拉端节点与钢结构连接;直线索设置直索夹节点与钢结构连接;直线索与曲线索交点位置设置斜索夹节点与钢结构连接;径向索布置在曲线索法线方向,径向索一端设置耳板与环索夹节点连接,一端设置固定端节点与钢结构连接,环索夹节点与钢结构在径向索方向能够相对滑移,在曲线索切线方向不可相对滑移,张拉端节点布置在直线索的端点。
2.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:水平曲线索曲线形状可为圆弧、不同曲率圆弧拼接拟合曲线、椭圆弧。
3.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:张拉端节点与钢结构采用销轴连接。
4.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:直索夹节点、斜索夹节点与钢结构采用焊接连接。
5.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:环索夹节点与钢结构在径向索方向采用长圆孔螺栓连接,在曲线索切线方向采用螺栓连接。
6.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:径向索末端索体设置螺纹,可通过拧紧或释放螺纹调节索力。
7.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:径向索末端设置张拉端节点与钢结构连接,预应力施加可同时张拉直线索和径向索。
8.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:主体结构钢结构空间网格体系为网架结构、立体桁架或者平面正交桁架。
9.如权利要求1所述的一种减小曲线预应力张拉损失的装置,其特征在于:直线索、曲线索,径向索均为Galfan合金镀层钢索。
10.一种减小曲线预应力张拉损失的方法,其特征在于:在预应力张拉过程中,径向索在固定端节点与钢结构连接,在张拉端对直线索进行张拉,直线索在直索夹节点内滑移,将张拉预应力传至曲线索,再通过环索夹节点传至径向索,通过径向索固定端节点传至钢结构上;张拉完成后,直线索在张拉端节点与钢结构通过销轴连接,索夹节点通过螺栓将盖板卡紧固定直线索、曲线索,索体与索夹节点无相对滑移;预应力索在固定端节点、张拉端节点、直索夹节点、斜索夹节点均与钢结构变形协调;在预应力张拉过程、预应力张拉完成、结构正常使用过程中,环径索夹节点与索体变形协同,与钢结构可沿径向索方向相对滑移,在曲线索切线方向不可滑移。
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