CN114182621B - 一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构，管道跨越结构技术领域，包括桁架，桁架包括有上弦杆、下弦杆和腹杆，腹杆包括有直腹杆和斜腹杆，桁架的左、右侧面均为倾斜面，斜腹杆设置于倾斜面内，且相邻的两个斜腹杆呈倒V型或正V型设置；下弦杆连接有多根沿下弦杆长度方向间隔分布的撑杆，多根撑杆连接有预应力拉索，撑杆和预应力拉索处于倾斜面向下的延伸范围内。本发明用于支承管道的张弦结构中的直梁采用横截面为梯形的圆钢管立体桁架，采用预应力拉索后，桁架高度可取至跨度的1/40左右，仅为普通钢桁架高度的一半；显著减少了用钢量，大大降低了结构自重；提高了桁架在风荷载下的抗倾覆稳定性，具有良好的耗能减震性能。

Description

一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构

技术领域

本发明涉及管道跨越结构技术领域，特别是涉及一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构。

背景技术

随着节能减排形势和长输热网技术的不断发展，输热管道比以往更多地需要通过沟谷、河流；由于地质、地形的复杂性，常常需要采用跨越通过的方式。实际工程中，跨度为80~160米的跨越结构的应用最为广泛。普通钢桁架结构的适用跨度范围一般在80米以内，当跨度进一步增加时，普通钢桁架要么难以胜任、要么极不经济。当采用悬索跨越结构时，悬索结构的两端索塔外侧需要埋设缆索锚碇的场地条件，且投资大、工期长。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构，便于工厂预制和野外装配，可实现管道支承结构的大跨度跨越，具有结构刚度大且减震效果好的优点。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种可用于管道跨越的直梁型张弦结构，包括桁架，所述桁架包括有上弦杆、下弦杆和腹杆，所述腹杆包括有直腹杆和斜腹杆，所述桁架的左、右侧面均为倾斜面，所述斜腹杆设置于倾斜面内，且相邻的两个斜腹杆呈倒V型或正V型设置；

所述下弦杆连接有多根沿下弦杆长度方向间隔分布的撑杆，所述多根撑杆连接有预应力拉索，所述撑杆和预应力拉索处于所述倾斜面向下的延伸范围内；

所述倾斜面内包含有多段节间，每隔若干段节间所述倾斜面内的相邻的两个斜腹杆设置为约束屈曲耗能腹杆，所述约束屈曲耗能腹杆包括有内外分布的第一圆钢管和第二圆钢管；

所述桁架的两端均采用四柱框架支撑，所述四柱框架靠近桁架跨中一侧的两根第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第一横向加劲肋，所述横向加劲肋上设置有第一钢封板，所述预应力拉索的端部设置有锚座，所述第一钢封板与所述锚座固定连接；

所述四柱框架远离桁架跨中一侧的两根第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋底部设置有第二钢封板，所述第二钢封板与下弦杆固定连接；

所述第二钢封板上设置有至少两个竖向SMA绞线支座，所述第二钢砼支架柱顶部与第二钢封板对应的位置处设置有至少两个竖向SMA绞线支座，上下对应的两个所述竖向SMA绞线支座之间设置有竖向SMA绞线；

所述桁架的两端部对称设置有端部刚性节间，所述四柱框架的多根钢砼框架梁顶面均设置有水平SMA绞线支座，所述端部刚性节间内的下弦杆和所述下弦杆所在平面内的直腹杆上各设置有两个水平SMA绞线支座；

其中所述下弦杆上的两个水平SMA绞线支座和所述直腹杆上的两个水平SMA绞线支座分别对应一个水平SMA绞线支座搭配使用，且搭配使用的三个水平SMA绞线支座之间采用两段水平SMA绞线连接；

所述第一钢砼支架柱与其上方的下弦杆节点之间设置有叠层橡胶支座。

优选的，所述第一、第二钢砼支架柱顶部均设置有预埋钢板，所述预埋钢板的底侧向下延伸设置有锚筋，且所述锚筋穿插于对应的钢砼支架柱内；

所述桁架的横截面为梯形；

所述端部刚性节间的长度值为桁架高度值。

优选的，所述第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有五片第一横向加劲肋，其中处于外侧的两片第一横向加劲肋上焊接有第一钢封板，位于中间的三片第一横向加劲肋相对于处于外侧的两片第一横向加劲肋向下延伸部分，所述三片第一横向加劲肋的延伸部分与第一钢封板焊接，且第一钢封板与叠层橡胶支座固定连接。

优选的，所述桁架倾斜面内每隔两个节间在呈V型的两个斜腹杆底端交点位置处设为撑杆与预应力拉索的连接处；

所述撑杆的顶端通过销轴与下弦杆连接，所述撑杆的底端设置有耳板，所述耳板通过索夹与预应力拉索连接；

所述锚座固定于所述下弦杆端部节点的侧面。。

优选的，所述下弦杆下方的从一端到另一端的多根撑杆中处于偶数位置的撑杆顶端节点处的相邻的两个斜腹杆设为约束屈曲耗能腹杆。

优选的，所述第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有三片第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋下方的第二钢封板与下弦杆固定连接。

优选的，所述第一圆钢管采用LY100或LY160低屈服点钢材制作，所述第二圆钢管采用碳素结构钢或低合金高强度结构钢制作，所述第一圆钢管两端各焊接两道钢环，两道钢环之间的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，

所述第一圆钢管中部焊接一道钢环，中部钢环两侧的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，所述第一圆钢管两端和中部钢环的外表面经喷砂处理后喷涂有聚四氟乙烯材料，所述约束屈曲耗能腹杆的两端采用销轴分别与桁架上、下弦杆连接。

优选的，所述端部刚性节间内设置有X型支撑杆，且X型支撑杆的两端侧均设置有竖杆；所述上弦杆、下弦杆和腹杆均为圆钢管结构，所述上弦杆、下弦杆分别与腹杆之间均设置有加劲肋板。

优选的，所述第二圆钢管上端与第一圆钢管上端齐平，所述第二圆钢管下端比第一圆钢管下端短50~100mm；

所述第一圆钢管的端部钢环外表面距第二圆钢管内表面4~6mm，所述第一圆钢管的中部钢环外表面距第二圆钢管内表面8~10mm；

所述第一圆钢管中部钢环宽度为端部钢环宽度的二分之一，所述第一圆钢管端部钢环宽度不小于100mm、且不小于第一圆钢管半径；

所述第一圆钢管的长细比在80~120之间，其径厚比在20~30之间。

优选的，所述第二钢砼支架柱上的竖向SMA绞线支座为固定端，采用夹片式锚具固定，其上方对应下弦杆节点处的竖向SMA绞线支座为张拉端，采用夹片式锚具、中空螺栓并配套中空锚座组成的防松装置固定。

本发明的有益技术效果：

1.本发明用于支承管道的张弦结构中的直梁采用横截面为梯形的圆钢管立体桁架，采用预应力拉索后，桁架高度可取至跨度的1/40左右，仅为普通钢桁架高度的一半；显著减少了用钢量，大大降低了结构自重；提高了桁架在风荷载下的抗倾覆稳定性，具有良好的耗能减震性能。

2.曲线型预应力拉索可以使桁架中的小内力杆获得较小的反向预应力，较大内力杆获得较大的反向预应力；同时大大改善了桁架上弦的受压稳定性；由于预应力拉索布置在梯形桁架倾斜面内的侧下方，其在倾斜面内的跨中垂度及各撑杆长度、位置，不受桁架高度和桁架高度的束缚，可根据受力及变形的要求灵活调整。

3.预应力拉索两端的锚座焊接在下弦加强节点外侧的钢封板上，连接简单直接；避免了与桁架端部杆件的交汇构造，无需采用铸钢等复杂节点，制作简单造价低，更加符合管道支架结构的特点和使用环境。

4.由于预应力拉索提供的反向等效荷载，桁架腹杆内力不大且较均衡；由于约束屈曲耗能腹杆的第一圆钢管采用LY100或LY160低屈服点钢材制作，在约束屈曲耗能腹杆在地震工况轴力不大时也可进入塑性屈曲耗能状态。

5.约束屈曲耗能腹杆的第一圆钢管端部，采用两道钢环及碳纤维布加强，避免耗能腹杆的端部在地震工况时发生局部屈曲；第一圆钢管的中部，采用一道较薄钢环及两侧碳纤维布加强，既使杆件中部在地震工况时有合适的屈曲变形以充分耗能，又通过碳纤维加强带改善了中部的主要耗能区在反复荷载作用下的综合性能。

6.约束屈曲耗能腹杆的第一圆钢管端部、中部的钢环，其外表面喷涂聚四氟乙烯材料，提高了第一圆钢管与第二圆钢管内表面间的接触和摩擦性能；第二圆钢管内、外壁可采用热浸锌防腐，进一步改善耗能腹杆的耐久性。

7.充分利用钢筋混凝土四柱支架条件，将桁架两端的SMA绞线支座、叠层橡胶支座在构造上将SMA绞线支座与叠层橡胶支座解耦，并将SMA绞线支座在竖直方向和水平方向进一步解耦；使SMA绞线耗能支座构造简单、制作方便。

7.本发明为新型管道跨越结构，是钢桁架与预应力拉索组合而成的直梁型张弦结构，是通过预应力拉索、桁架约束屈曲耗能腹杆以及SMA绞线耗能减震支座、叠层橡胶支座联合运用的整体创新方案；为管道跨越80~160米创造了更加安全经济的结构型式，显著改善了结构的耗能减震性能，弥补了普通钢桁架、悬索管桥在这个跨度区间的不足；利用本发明，可以充分利用高强材料，大大了降低结构自重，设计灵活、制作简便，有利于在野外条件下作业；主要构件均可在工厂预制完成，成品质量高、成本较低，施工周期短，将会产生显著的经济效益。

附图说明

图1为按照本发明的实施例的张弦沿跨度方向的正视结构示意图；

图2为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线支座侧视结构示意图；

图3为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线的上支座结构示意图；

图4为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线的上支座结构示意图；

图5为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线的下支座结构示意图；

图6为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线的下支座结构示意图；

图7为按照本发明的实施例的竖向SMA绞线的下支座结构示意图；

图8为按照本发明的实施例的预应力拉索端部锚固及支座节点所在位置的结构横截面结构示意图；

图9为按照本发明的实施例的预应力拉索端部锚固及支座节点所在位置的结构横截面结构示意图；

图10为按照本发明的实施例的预应力拉索端部锚固及支座节点所在位置的结构横截面结构示意图；

图11为按照本发明的实施例的水平SMA绞线支座区结构示意图；

图12为按照本发明的实施例的水平SMA绞线支座区结构示意图；

图13为按照本发明的实施例的水平SMA绞线支座区结构示意图；

图14为按照本发明的实施例的约束屈曲耗能腹杆的张弦结构的横截面结构示意图；

图15为按照本发明的实施例的水平SMA绞线支座区结构示意图；

图16为按照本发明的实施例的桁架承担热力管道剖面示意图；

图17为按照本发明的实施例的约束屈曲耗能腹杆的张弦结构的横截面结构示意图；

图18为按照本发明的实施例的约束屈曲耗能腹杆的张弦结构的横截面结构示意图；

图19为按照本发明的实施例的撑杆结构示意图。

图中：101-上弦杆，102-下弦杆，103-斜腹杆，104-竖杆，105-X型支撑杆，106-直腹杆；

2-约束屈曲耗能腹杆，201-第一圆钢管，202-第二圆钢管，203-位于第一圆钢管201中部的钢环，204指焊接在第一圆钢管201两端的两道钢环，206指粘贴在两道钢环204间的碳纤维，207指第二圆钢管202与第一圆钢管201端部钢环204间的聚氨酯密封环，208指约束屈曲耗能腹杆2两端的钢封板，209指焊接在耗能腹杆端部钢封板208上的端部连接钢板，210指桁架弦杆钢管上焊接的双夹板211的双侧短加劲肋，212指双夹板211与连接钢板209之间的连接销轴，

3-预应力拉索端部锚固及支座节点部，301-预应力拉索的端部锚固区，3011-第一钢封板，3012-位于外侧的加劲肋，3013-位于中间的加劲肋，3014-节点区加劲肋3013底部的钢封板，302-预应力拉索8端部的锚座，3021-预应力拉索的端部冷铸锚具，3022、3023-分别指焊接在节点外侧第一钢封板上的预应力拉索锚座的加劲肋，3024-支撑冷铸锚具3021的锚板，303-叠层橡胶支座，3031-圆柱状叠层橡胶，3032-叠层橡胶的钢封板，3033-连接钢板，3034-将钢封板3014与位于叠层橡胶顶部的连接钢板进行连接用的螺栓，3035-叠层橡胶的钢封板与连接钢板连接的螺丝，3036-将位于叠层橡胶底部的连接钢板与钢砼支架柱顶部的预埋钢板407进行连接的螺栓，

4-竖向SMA绞线支座区，401-竖向SMA绞线，402-下弦杆上的SMA绞线张拉固定锚座，4021-带有外螺纹的中空螺栓，4022-带有内螺纹的锚座，4023-锚座402的竖向加劲肋，4024-开有锥形孔洞4025的锚板，4025-锥形孔洞，

403-钢砼支架柱顶面的竖向SMA绞线支座，4031-开有锥形孔洞4034的锚板，4032-锚座钢立板，4033-锚座钢立板4032的加劲肋，4034-锥形孔洞，404-横向加劲肋，405-第二钢封板，406-水平SMA绞线端部锚固的夹片锚，407-钢砼支架柱顶部的预埋钢板，

5-水平SMA绞线支座区，501-水平SMA绞线，5011-绞线端部锚固的夹片锚，5012-夹片锚的防松盖板，502-下弦杆所在平面内的直腹杆水平SMA绞线支座，503-钢砼框架梁顶面的水平SMA绞线支座，5031-焊接上钢砼梁602预埋钢板5034上的的两片锚座钢立板，5032-开有锥形锚孔5035的水平SMA绞线的锚板，5034-钢砼框架梁602顶面的预埋钢板，5035-锥形锚孔，

6-支架柱，601-钢砼支架柱，602-钢砼框架梁，7-撑杆，8-预应力拉索，9-桁架支撑的热力管道，

701-撑杆底端的耳板，702-连接于耳板两侧的成对锁夹，703-锁夹下端的垫板，704-锁夹上的连接螺栓，705-撑杆底端的钢封板，706-撑杆顶端的钢封板，707-撑杆顶端的连接钢板，708-焊接在下弦杆102上的双夹板，709-双夹板和连接钢板707之间的连接销轴，710-双夹板两侧的加劲肋。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-图19所示，本实施例提供的可用于管道跨越的直梁型张弦结构，包括桁架，桁架包括有上弦杆101、下弦杆102和腹杆，腹杆包括有直腹杆106和斜腹杆103，桁架的左、右侧面均为倾斜面，斜腹杆103设置于倾斜面内，且相邻的两个斜腹杆103呈倒V型或正V型设置；

下弦杆102连接有多根沿下弦杆102长度方向间隔分布的撑杆7，多根撑杆7连接有预应力拉索8，撑杆7和预应力拉索8处于倾斜面向下的延伸范围内；

倾斜面内包含有多段节间，每隔若干段节间倾斜面内的相邻的两个斜腹杆103设置为约束屈曲耗能腹杆2，约束屈曲耗能腹杆2包括有内外分布的第一圆钢管201和第二圆钢管202；

桁架的两端均采用四柱框架支撑，四柱框架包括四根钢砼支架柱601和四根支架柱之间的四根钢砼框架梁602，靠近桁架跨中一侧的两根第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第一横向加劲肋，第一横向加劲肋上设置有第一钢封板3011，预应力拉索8的端部设置有锚座302，第一钢封板3011与锚座302固定连接；

远离桁架跨中一侧的两根第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第二横向加劲肋，第二横向加劲肋底部设置有第二钢封板405，第二钢封板405与下弦杆102固定连接；

第二钢封板405上设置有至少两个竖向SMA绞线支座，第二钢砼支架柱顶部与第二钢封板对应的位置处设置有至少两个竖向SMA绞线支座，上下对应的两个竖向SMA绞线支座之间设置有竖向SMA绞线401；

桁架的两端部对称设置有端部刚性节间，四柱框架的多根钢砼框架梁顶面均设置有水平SMA绞线支座，端部刚性节间内的下弦杆和下弦杆所在平面内的直腹杆上各设置有两个水平SMA绞线支座；

其中下弦杆上的两个水平SMA绞线支座和直腹杆上的两个水平SMA绞线支座分别对应一个水平SMA绞线支座搭配使用，且搭配使用的三个水平SMA绞线支座之间采用两段水平SMA绞线连接（如图2所示）；

第一钢砼支架柱与其上方的下弦杆节点之间设置有叠层橡胶支座303，叠层橡胶支座303包括有以下结构：圆柱状叠层橡胶3031，圆柱状叠层橡胶3031顶、底部均设置有钢封板3032，两个钢封板302的顶、底部均设置有连接钢板3033。

在本实施例中，第一、第二钢砼支架柱的顶面以及每根支架梁602的顶面均设置有预埋钢板，预埋钢板的底侧向下延伸设置有锚筋，且锚筋穿插于对应的钢砼支架柱/支架梁内，第一钢砼支架柱顶部的预埋钢板与叠层橡胶支座303固定连接，

第一、第二钢砼支架柱顶面的预埋钢板407；

在第一、第二钢砼支架柱顶面的预埋钢板407顶部焊接竖向SMA绞线支座403；

支架梁602顶面的预埋钢板5034；

在支架梁602顶面的预埋钢板5034上焊接水平SMA绞线支座503；

桁架的横截面为梯形；

端部刚性节间的长度值为桁架高度值。

在本实施例中，第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有五片第一横向加劲肋，其中处于外侧的两片第一横向加劲肋上焊接有第一钢封板，位于中间的三片第一横向加劲肋相对于处于外侧的两片第一横向加劲肋向下延伸部分，三片第一横向加劲肋的延伸部分与第一钢封板焊接，第一钢封板与预应力拉索的锚座焊接，且第一钢封板与叠层橡胶支座固定连接。

在本实施例中，采用预应力拉索8与钢桁架组合而成的直梁型张弦结构，能够有效提高超大跨度钢桁架的刚度，显著节约钢材、能充分利用高强材料，具有明显的经济优势。

约束屈曲支撑杆在受拉和受压时均可屈服而不屈曲，可以作为结构的吸能构件；

在弱震作用下可比其他结构部件提早屈服耗能、保护主体结构不受破坏；在强震作用下可以大量吸收能量、提高结构安全度。

SMA是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的，由两种及以上金属元素所构成的材料，工程中常采用NiTi合金。

SMA绞线有效放大了SMA丝的优越特性，并可提供充足承载力。

利用SMA的超弹性效应和高阻尼特性可以显著增加结构系统的阻尼，减小结构的动力反应，达到减震的目的。

在本实施例中，桁架倾斜面内每隔两个节间在呈V型的两个斜腹杆底端交点位置处设为撑杆与预应力拉索的连接处；

撑杆7的顶端通过销轴与下弦杆102连接，撑杆7的底端设置有耳板，耳板通过索夹与预应力拉索连接；

锚座固定于下弦杆端部节点的侧面。

在本实施例中，下弦杆下方的从一端到另一端的多根撑杆中处于偶数位置的撑杆顶端节点处的相邻的两个斜腹杆设为约束屈曲耗能腹杆。

在本实施例中，第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有三片第二横向加劲肋，第二横向加劲肋下方的第二钢封板与下弦杆固定连接。

在本实施例中，

第一圆钢管201的上、下端焊接于钢封板208；

第二圆钢管202的上端焊接于钢封板208，下端与第一圆钢管201下端的钢环204之间采用弹性聚氨酯环状膏密封、聚氨酯密封环仅粘贴在第一圆钢管上；

第一圆钢管201采用LY100或LY160低屈服点钢材制作，第二圆钢管202采用碳素结构钢或低合金高强度结构钢制作，第一圆钢管201两端各焊接两道钢环204，两道钢环204之间的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，

第一圆钢管201中部焊接一道钢环203，中部钢环203两侧的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，第一圆钢管两端和中部钢环的外表面经喷砂处理后喷涂有聚四氟乙烯材料，约束屈曲耗能腹杆的两端采用销轴分别与桁架上、下弦杆连接。

第一圆钢管201的中部钢环203应比端部钢环薄，确保第一圆钢管的中部耗能段在地震工况下有适当的变形空间；

中部钢环203两侧的碳纤维205的粘贴宽度由耗能区段所需长度确定。

第二圆钢管202两端的钢环204，既作为第一圆钢管201与第二圆钢管202之间的定位环，又与其间的碳纤维一起作为第一圆钢管201的端部加强带，避免端部在地震工况下发生局部屈曲。

第一圆钢管201两端及中部的钢环外表面，经喷砂处理后喷涂聚四氟乙烯材料；

第二圆钢管内、外壁可采用热浸锌防腐，进一步改善耗能腹杆的耐久性。

将制作好约束屈曲耗能腹杆2以销轴212连接于桁架上下弦101、102；

将桁架端部刚性节间倾斜面内的X型支撑杆105焊接于上、下弦杆上，

可在倾斜面腹杆与下弦杆所在平面内腹杆间焊接内八字形短斜撑，增加桁架的横向刚度。

在预应力拉索端部锚固区节点处，先焊接节点外侧、中间的横向加劲肋3012、3013，

此时每块加劲肋分为上、下两块分别焊接拼合，以嵌合桁架弦、腹杆圆钢管，

中间加劲肋3013要比外侧加劲肋3012向下方伸出100~150mm，以与节点区下部第一钢封板3014焊接，有利于节点区通风防锈。

在节点外侧纵向钢封板3011上，焊接预应力拉索锚座的纵、横向加劲肋3022、3023及锚板3024；

预应力拉索端部采用冷铸锚具3021，并采用两端同时张拉。

在节点区下部封板3014及柱顶预埋钢板407之间，安装圆柱形叠层橡胶成品支座303，叠层橡胶成品支座根据受力条件和刚度要求等因素确定。

在桁架两端的竖向SMA绞线支座处，先在柱顶预埋件407上焊接下部锚座403，

将SMA绞线401穿过锚板4031上的锥形孔洞4034，用两片式的夹片406锚固，并用楔形块临时顶住夹片406。

然后将SMA绞线401穿过上锚座402的锚板4024上的锥形孔洞4025，用两片式的夹片406锚固；

SMA绞线继续穿过中空螺栓4021，中空螺栓4021的下缘顶住夹片406。

利用钢桁架在两端的自然上翘，在上锚座处张拉SMA绞线至3%左右的预拉应变；

此时将中空螺栓4021旋紧于带有内螺纹的锚座4022，并将带有内螺纹的锚座4022及其上的加劲肋4023焊接于上锚座底板405。

水平SMA绞线支座处，先将水平SMA绞线上支座502焊接于桁架端部刚性节间的下弦杆、腹杆圆钢管；

再将水平SMA绞线501分别穿过绞线上支座502上的斜向锥形孔洞5024，和钢砼梁顶面上的下支座503上的斜向锥形孔洞5035，用两片式的夹片406分别锚固后在两个锚板5032上，再焊接防松盖板5012于锚板上。

水平SMA绞线的垂度，按地震工况下的桁架水平位移计算值和叠层橡胶支座的水平刚度确定，以实现中震耗能和大震位移约束。

连接预应力拉索与桁架下弦之间的撑杆7，上端采用销轴709与桁架下弦102连接，下端通过耳板701与两侧索夹702连接。

撑杆间距可取倾斜面内2个或3个V型节间的长度，

在本实施例中，端部刚性节间内设置有X型支撑杆，且X型支撑杆的两端侧均设置有竖杆；上弦杆、下弦杆和腹杆均为圆钢管结构，上弦杆、下弦杆分别与腹杆之间均设置有加劲肋板。

在本实施例中，第二圆钢管上端与第一圆钢管上端齐平，第二圆钢管下端比第一圆钢管下端短50~100mm；

第一圆钢管的端部钢环外表面距第二圆钢管内表面4~6mm，第一圆钢管的中部钢环外表面距第二圆钢管内表面8~10mm；

第一圆钢管中部钢环宽度为端部钢环宽度的二分之一，第一圆钢管端部钢环宽度不小于100mm、且不小于第一圆钢管半径；

第一圆钢管的长细比在80~120之间，其径厚比在20~30之间。

在本实施例中，第二钢砼支架柱上的竖向SMA绞线支座为固定端，采用夹片式锚具固定，其上方对应下弦杆节点处的竖向SMA绞线支座为张拉端，采用夹片式锚具、中空螺栓并配套中空锚座组成的防松装置固定。

综上所述，在本实施例中，本实施例提供的由于预应力拉索提供的反向等效荷载，桁架腹杆内力不大且较均衡；由于约束屈曲耗能腹杆的第一圆钢管采用LY100或LY160低屈服点钢材制作，在约束屈曲耗能腹杆在地震工况轴力不大时也可进入塑性屈曲耗能状态。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：包括桁架，所述桁架包括有上弦杆、下弦杆和腹杆，所述腹杆包括有直腹杆和斜腹杆，所述桁架的左、右侧面均为倾斜面，所述斜腹杆设置于倾斜面内；

所述下弦杆连接有多根沿下弦杆长度方向间隔分布的撑杆，所述多根撑杆连接有预应力拉索，所述撑杆和预应力拉索处于所述倾斜面向下的延伸范围内；

所述倾斜面内包含有多段节间，每隔若干段节间所述倾斜面内的相邻的两个斜腹杆设置为约束屈曲耗能腹杆，所述约束屈曲耗能腹杆包括有内外分布的第一圆钢管和第二圆钢管；

所述第一圆钢管采用LY100或LY160低屈服点钢材制作，所述第二圆钢管采用碳素结构钢或低合金高强度结构钢制作，所述第一圆钢管两端各焊接两道钢环，两道钢环之间的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，

所述第一圆钢管中部焊接一道钢环，中部钢环两侧的第一圆钢管表面粘贴碳纤维布，所述第一圆钢管两端和中部钢环的外表面经喷砂处理后喷涂有聚四氟乙烯材料；

所述桁架的两端均采用四柱框架支撑，所述四柱框架具有四根钢砼支架柱和四根钢砼支架柱之间的四根钢砼框架梁，所述预应力拉索的端部设置于四柱框架靠近桁架跨中一侧的两根第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处；

所述四柱框架远离桁架跨中一侧的两根第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有至少两个竖向SMA绞线支座，所述第二钢砼支架柱的顶部对应设置有至少两个竖向SMA绞线支座，上下对应的两个所述竖向SMA绞线支座之间设置有竖向SMA绞线；

所述桁架的两端部对称设置有端部刚性节间，多根所述钢砼框架梁顶面设置有水平SMA绞线支座，所述端部刚性节间内的下弦杆和所述下弦杆所在平面内的直腹杆上各设置有两个水平SMA绞线支座；

其中所述下弦杆上的两个水平SMA绞线支座和所述直腹杆上的两个水平SMA绞线支座分别对应一个钢砼框架梁顶面的水平SMA绞线支座搭配使用，且搭配使用的三个水平SMA绞线支座之间采用两段水平SMA绞线连接；

所述第一钢砼支架柱与其上方的下弦杆节点之间设置有叠层橡胶支座。

2.根据权利要求1所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第一横向加劲肋，所述横向加劲肋上设置有第一钢封板，所述预应力拉索的端部设置有锚座，所述第一钢封板与所述锚座固定连接；

所述四柱框架远离桁架跨中一侧的两根第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有多片第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋底部设置有第二钢封板，所述第二钢封板与下弦杆固定连接；

所述竖向SMA绞线支座设置于第二钢封板上；

所述第一、第二钢砼支架柱顶部均设置有预埋钢板，所述预埋钢板的底侧向下延伸设置有锚筋，且所述锚筋穿插于对应的钢砼支架柱内。

3.根据权利要求2所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述第一钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有五片第一横向加劲肋，其中处于外侧的两片第一横向加劲肋上焊接有第一钢封板，位于中间的三片第一横向加劲肋相对于处于外侧的两片第一横向加劲肋向下延伸部分，所述三片第一横向加劲肋的延伸部分与第一钢封板焊接，且第一钢封板与叠层橡胶支座固定连接；

所述第二钢砼支架柱上方的下弦杆节点处设置有三片第二横向加劲肋，所述第二横向加劲肋下方的第二钢封板与下弦杆固定连接。

4.根据权利要求2所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述倾斜面内的相邻的两个斜腹杆呈倒V型或正V型设置，所述桁架倾斜面内每隔两个节间在呈V型的两个斜腹杆底端交点位置处设为撑杆与预应力拉索的连接处；

所述撑杆的顶端通过销轴与下弦杆连接，所述撑杆的底端设置有耳板，所述耳板通过索夹与预应力拉索连接；

所述锚座固定于所述下弦杆端部节点的侧面。

5.根据权利要求1所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述下弦杆下方的从一端到另一端的多根撑杆中处于偶数位置的撑杆顶端节点处的相邻的两个斜腹杆设为约束屈曲耗能腹杆。

6.根据权利要求1所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述第二钢砼支架柱上的竖向SMA绞线支座为固定端，采用夹片式锚具固定，其上方对应下弦杆节点处的竖向SMA绞线支座为张拉端，采用夹片式锚具、中空螺栓并配套中空锚座组成的防松装置固定。

7.根据权利要求1所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：

所述约束屈曲耗能腹杆的两端采用销轴分别与桁架上、下弦杆连接，所述第一圆钢管的中部钢环比第一圆钢管端部的钢环薄。

8.根据权利要求1所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述端部刚性节间的长度值为桁架高度值；

所述端部刚性节间内设置有X型支撑杆，且X型支撑杆的两端侧均设置有竖杆；

所述上弦杆、下弦杆和腹杆均为圆钢管结构，所述上弦杆、下弦杆分别与腹杆之间均设置有加劲肋板。

9.根据权利要求7所述的用于管道跨越的直梁型张弦结构，其特征在于：所述第二圆钢管上端与第一圆钢管上端齐平，所述第二圆钢管下端比第一圆钢管下端短50~100mm；

所述第一圆钢管的端部钢环外表面距第二圆钢管内表面4~6mm，所述第一圆钢管的中部钢环外表面距第二圆钢管内表面8~10mm；

所述第一圆钢管中部钢环宽度为端部钢环宽度的二分之一，所述第一圆钢管端部钢环宽度不小于100mm、且不小于第一圆钢管半径；

所述第一圆钢管的长细比在80~120之间，其径厚比在20~30之间。

Images