CN117090306A - 一种复合预应力桁架系统及安装方法 - Google Patents

Abstract

一种复合预应力桁架系统及安装方法，包括成排设置的若干支撑部和设置于相邻支撑部上的桁架组，相邻所述桁架组之间设有用于加固桁架组的屋面联系结构；所述桁架组为梭形结构，桁架组上设有若干用于加固桁架组的支撑组件，若干支撑组件上均穿接有沿桁架组长度方向设置的拉索，支撑部上安装有用于张拉拉索的固定件；与现有技术相比，通过拉索与支撑组件的配合实现对桁架组的支撑作用，同时通过拉索与支撑组件对桁架组的支撑，提高了桁架组的结构强度，确保桁架组的稳定性更好。

Description

一种复合预应力桁架系统及安装方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种复合预应力桁架系统及安装方法。

背景技术

复合预应力桁架是将桁架上弦刚性受压构件通过中间弦杆与下弦杆件及拉索复合而成的杆件组合在一起形成自平衡的受力体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中一个成功的创造。复合预应力桁架通过自平衡张拉弦桁架支座销轴节点与下部支承钢柱连接，张弦桁架间通过屋面次梁、屋面水平支撑及次梁细杆连接。复合预应力桁架结构作为一种新型的结构形式，近年来在实际工程中得到越来越广泛的应用，其结构体系由抗弯刚度较大的刚性构件和高强度拉索组成，自重较轻，充分发挥了刚柔两种材料的优势。

申请号为201610081106.8的中国专利公开了适合超大跨度煤场封闭的巨型预应力张弦结构及施工方法，上述公开的结构包括一组平行间隔设置的预应力张弦结构单元，相邻的两榀预应力张弦结构单元之间通过联系结构连接；每榀预应力张弦结构单元包括空间桁架和张拉连接在空间桁架下方的张弦拉索，空间桁架与张弦拉索之间竖向连接有一组撑桁架；本发明的结构体系以小型三角形空间桁架作为子结构，代替张弦结构中的弦杆、腹杆和撑杆，形成巨型复合张弦结构，其中上弦桁架、斜腹桁架、水平腹桁架和下弦桁架等可在工厂预制好，在现场组拼成空间桁架，空间桁架再采用分组滑移的方法安装就位，施工效率高，而且施工过程中不影响料场设备运行，设备无需改造，工厂无需停工，降低了造价成本，并减少了资源浪费。申请号为202011282576.3的中国专利公开了一种带Y形中柱适用于超大跨度的双预应力管桁架结构，上述公开的桁架结构包括中柱、主桁架、拉索、撑杆和支座，所述中柱为Y型，所述中柱的顶端连接主桁架。该带Y形中柱适用于超大跨度的双预应力管桁架结构的预应力桁架能适应大跨度，受力合理，经济节约；预拉力拉索有效降低了支座反力；相比m形剖面，本专利能有效避免在中部的积雪；减少施工场地的占用，降低施工期间对现场生产运营的影响；桁架和中柱的剖面根据截面弯矩的大小采用四边形、倒三角形过度的形式，能有效降低管径，经济合理。

上述公开的现有技术，张弦桁架一般以桁架结构作为上弦，下弦为拉索，在拉索与上弦桁架之间连接有撑杆，通过撑杆传递拉索的预应力，这种结构对于拉索的强度要求较高，在长时间的使用时，拉索内会产生疲劳应力，从而使得拉索的强度和耐久性下降，容易造成桁架的断裂，影响桁架的张拉效果的同时，也存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种结构强度高，张拉效果好，使用寿命长的复合预应力桁架系统及安装方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种复合预应力桁架系统，包括成排设置的若干支撑部和设置于相邻支撑部上的桁架组，相邻所述桁架组之间设有用于加固桁架组的屋面联系结构；所述桁架组为梭形结构，桁架组上设有若干用于加固桁架组的支撑组件，若干支撑组件上均穿接有沿桁架组长度方向设置的拉索，支撑部上安装有用于张拉拉索的固定件。

作为本发明的一种优选方案，所述桁架组包括两端相连接两根上弦杆，两根上弦杆之间设有与两根上弦杆连接处相连的下弦杆，下弦杆设置于上弦杆下方，上弦杆和下弦杆均为弧形结构，下弦杆上安装有与拉索相适配的索架。

作为本发明的一种优选方案，所述屋面联系结构连接于相邻支撑部上，且屋面联系结构与桁架组相连接。

作为本发明的一种优选方案，若干所述支撑组件设置于桁架组的不同长度位置处，支撑组件包括连接于上弦杆上的上腹杆和撑杆，上腹杆连接于两个上弦杆之间，撑杆连接于上弦杆与下弦杆之间。

作为本发明的一种优选方案，所述索夹与撑杆端部相铰接，下弦杆与拉索均穿接于索夹上，且拉索穿接于下弦杆相对两侧。

作为本发明的一种优选方案，所述索夹上设有与撑杆铰接的支座，且撑杆的端部设有与支座铰接的连接件。

作为本发明的一种优选方案，所述固定件设置于拉索的相对两端。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑部的顶部设有与固定件铰接的铰支座，固定件上设有与铰支座相连接的铰接件。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑部的顶部设有与固定件滑动连接的滑动支座，固定件上设有与滑动支座相配合的滑块。

一种复合预应力桁架系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤1：安装支撑部；

步骤2：在相邻支撑部上吊装形成桁架组，并对安装于桁架组内的索夹进行初拧；

步骤3：通过导向调节索滑轮牵引拉索在索夹上的穿孔，并将拉索的索头进行临时锚固；

步骤4：检查桁架组上的支撑组件、索夹及桁架组两端的固定件与支撑部的连接情况，保证与张拉前一致；

步骤5：张拉桁架组的拉索；

步骤6：张拉完成后用扭力扳手按照计算拧紧力矩对索夹上螺栓的拧紧；

步骤7：安装屋面联系结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置梭形结构的桁架组，在桁架组上设置若干用于加固桁架组的支撑组件，使得桁架组整体具有更好的稳定性，并将拉索穿接于支撑组件上，通过拉索与支撑组件的配合实现对桁架组的支撑作用，同时通过拉索与支撑组件对桁架组的支撑，提高了桁架组的结构强度，确保桁架组的稳定性更好；

2、进一步的，通过先安装桁架组，再进行拉索的穿索工作，通过拉索产生向上的等效预应力荷载，优化桁架组的结构内力状态，提高桁架组的结构刚度，增加了桁架组的寿命；

3、进一步的，通过设置的上弦杆与下弦杆的配合，并且下弦杆穿接与索夹中，同时，在下弦杆的相对两侧均设置有拉索，通过两个拉索与下弦杆的配合，提高了桁架组的整体结构强度及刚度，从而保证了桁架组的结构稳定。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是桁架组的结构示意图；

图3是桁架组的俯视图；

图4是支撑组件的结构示意图；

图5是图1中A处的结构放大图；

图6是图1中B处的结构放大图

附图标记：支撑部1，滑动支座101，铰支座102，桁架组2，上弦杆201，下弦杆202，固定件3，滑块301，铰接件302，拉索4，屋面联系结构5，索夹6，支座601，支撑组件7，撑杆701，连接件7011，上腹杆702。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作详细说明。

如图1-图6所示，一种复合预应力桁架系统，包括成排设置的若干支撑部1和设置于相邻支撑部1上的桁架组2，相邻桁架组2之间设有用于加固桁架组2的屋面联系结构5；桁架组2为梭形结构，桁架组2上设有若干用于加固桁架组2的支撑组件7，若干支撑组件7上均穿接有沿桁架组2长度方向设置的拉索4，支撑部1上安装有用于张拉拉索4的固定件3。

进一步的，若干支撑部1位于同一直线上，桁架组2架空式设置在相邻的两个支撑部1之间，并且相邻的两个桁架组2之间通过屋面联系结构5相连接，需要说明的时，屋面联系结构5采用钢结构焊接或通过螺栓相连接，在屋面联系结构5的作用下，加强了相邻桁架组2之间的连接强度，提高了相邻桁架组2之间的结构稳定性。

桁架组2为中部宽度较大，并且宽度逐渐向两端减小，最终连接于一点的梭形结构，通过梭形设置的桁架组2，使得桁架组2形成了一个稳定的三维网格结构，具有高强度和刚度，能够承受较大的外部荷载和压力，同时降低了桁架组2的重量，桁架组2内的连接节点相对简单，易于制造和组装。

进一步的，支撑组件7为倒立设置的三角形结构，通过三角形结构设置的支撑组件具有较好的稳定性；拉索4穿接在支撑组件7的下端的顶点处，通过支撑组件7于拉索4的配合实现对桁架组2的支撑作用，同时，通过设置在拉索4端部的固定件3实现对拉索4的张拉及固定作用。

桁架组2包括两端相连接两根上弦杆201，两根上弦杆201之间设有与两根上弦杆201连接处相连的下弦杆202，下弦杆202设置于上弦杆201下方，上弦杆201和下弦杆202均为弧形结构，下弦杆202上安装有与拉索4相适配的索夹6。

进一步的，两根上弦杆201和下弦杆202形成一个截面为倒立的三角形结构，上弦杆201和下弦杆202均位于三角形的顶点处，且两个上弦杆201和下弦杆202之间的距离沿桁架组2的长度方向，从中部向两端逐渐减小，另外索夹6套接在下弦杆202上，且索夹6设置有多个。

屋面联系结构5连接于相邻支撑部1上，且屋面联系结构5与桁架组2相连接，屋面连接结构5端部固定设置在支撑部1的顶端，并且屋面连接结构5于桁架组2中的上弦杆201和下弦杆202固定连接。

若干支撑组件7设置于桁架组2的不同长度位置处，支撑组件7包括连接于上弦杆201上的上腹杆702和撑杆701，上腹杆702连接于两个上弦杆201之间，撑杆701连接于上弦杆201与下弦杆202之间，进一步的，支撑组件7与桁架组2的横截面平行设置，且两个上弦杆201位于支撑组件7上端的顶点处，下弦杆202位于支撑组件7下端的顶点处，上腹杆702固定连接在两个上弦杆201之间，撑杆701倾斜式连接在上弦杆201与下弦杆202之间，通过上腹杆702与撑杆701实现对桁架组2的支撑作用。

索夹6与撑杆701端部相铰接，下弦杆202与拉索4均穿接于索夹6上，且拉索4穿接于下弦杆202相对两侧，进一步的，索夹6与支撑组件7一一对应，且索夹6连接在撑杆701的下端，下弦杆202与拉索4通过索夹6实现与支撑组件7的连接，通过位于下弦杆202相对两侧的拉索4，在拉索4与下弦杆202的配合下，提高了桁架组2的整体结构强度及刚度，从而保证了桁架组2的结构稳定。

索夹6上设有与撑杆701铰接的支座601，且撑杆701的端部设有与支座601铰接的连接件7011，支座601向索夹6的外侧延伸设置，通过支座601与连接件7011的铰接实现撑杆701与索夹6的铰接。

固定件3设置于拉索4的相对两端，进一步的，固定件3将拉索4端部夹紧，拉索4一端的固定件3与支撑部1铰接，拉索4另一端的固定件3与支撑部1滑动连接，通过拉索4一端滑动连接，一端铰接，既可以满足拉索4竖向约束的要求，又可以满足拉索4传递弯矩的要求。

支撑部1的顶部设有与固定件3铰接的铰支座102，固定件3上设有与铰支座102相连接的铰接件302，铰接件302设置在固定件3的下表面，通过铰接件302与铰支座102的铰接，实现拉索4与支撑部1的铰接，从而满足拉索4传递弯矩的要求。

支撑部1的顶部设有与固定件3滑动连接的滑动支座101，固定件3上设有与滑动支座101相配合的滑块301，滑动支座101沿与桁架组2长度方向垂直的方向设置，固定件3与滑块301固定连接，通过滑动301与滑动支座101的配合实现拉索4与支撑部1的滑动连接，从而满足拉索4竖向约束的要求。

一种复合预应力桁架系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤1：安装支撑部1；

步骤2：在相邻支撑部1上吊装形成桁架组2，并对安装于桁架组2内的索夹6进行初拧；

具体操作要点：桁架组2的安装，首先需要吊装桁架组2的上弦杆201，然后吊装安装支撑组件7的上腹杆702，接着吊装下弦杆202以及索夹6，然后安装撑杆701，进而实现桁架组2的安装。

进一步的，索夹6将拉索4夹住后，螺栓穿过螺栓孔进行初拧，初拧按照斜对角交叉顺序进行，初拧扭矩用终拧扭矩的30～50%。螺栓均安装并初拧完成后，再用终拧扭矩把螺栓拧紧，顺序与初拧顺序相同。

步骤3：通过导向调节索滑轮牵引拉索4在索夹6上的穿孔，并将拉索4的索头进行临时锚固；

具体操作要点：在桁架组2两端各布置一台牵引千斤顶，在牵引千斤顶和拉索4端部的固定件3之间连接牵引钢绞线，牵引千斤顶与钢构件之间设置撑筒，预先将拉索4锚固螺母内置于撑筒中，钢绞线穿过螺母，引伸到下面固定件3处，采用定制填芯连接到固定件3上。

采用电动葫芦或者汽车吊辅助，将固定件3送到钢构件下口，将拉索4的索体与索滑轮连接，通过导向调节索滑轮来调整拉索4进孔角度，并收紧牵引钢绞线，将拉索4端部的固定件3牵引至结构节点处连接并临时锚固；通过连续牵引，将拉索4端部的固定件3穿过钢构件，并跟撑筒中的螺母连接。

步骤4：检查桁架组2上的支撑组件7、索夹6及桁架组2两端的固定件3与支撑部1的连接情况，保证与张拉前一致；

步骤5：张拉桁架组2的拉索4；

具体操作步骤：同一榀拉索4采用两端同步分级张拉的方式，分五级张拉程序：预紧->20%->40%->60%->80%->100%；超张拉3%，持荷2分钟后，锁紧螺母；同时监测桁架组2跨中竖向位移，同时进行张拉微调。

步骤6：张拉完成后用扭力扳手按照计算拧紧力矩对索夹6上螺栓的拧紧；

步骤7：安装屋面联系结构5。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记：支撑部1，滑动支座101，铰支座102，桁架组2，上弦杆201，下弦杆202，固定件3，滑块301，铰接件302，拉索4，屋面联系结构5，索夹6，支座601，支撑组件7，撑杆701，连接件7011，上腹杆702等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种复合预应力桁架系统，包括成排设置的若干支撑部(1)和设置于相邻支撑部(1)上的桁架组(2)，其特征在于，相邻所述桁架组(2)之间设有用于加固桁架组(2)的屋面联系结构(5)；所述桁架组(2)为梭形结构，桁架组(2)上设有若干用于加固桁架组(2)的支撑组件(7)，若干支撑组件(7)上均穿接有沿桁架组(2)长度方向设置的拉索(4)，支撑部(1)上安装有用于张拉拉索(4)的固定件(3)。

2.根据权利要求1所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述桁架组(2)包括两端相连接两根上弦杆(201)，两根上弦杆(201)之间设有与两根上弦杆(201)连接处相连的下弦杆(202)，下弦杆(202)设置于上弦杆(201)下方，上弦杆(201)和下弦杆(202)均为弧形结构，下弦杆(202)上安装有与拉索(4)相适配的索夹(6)。

3.根据权利要求1所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述屋面联系结构(5)连接于相邻支撑部(1)上，且屋面联系结构(5)与桁架组(2)相连接。

4.根据权利要求2所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，若干所述支撑组件(7)设置于桁架组(2)的不同长度位置处，支撑组件(7)包括连接于上弦杆(201)上的上腹杆(702)和撑杆(701)，上腹杆(702)连接于两个上弦杆(201)之间，撑杆(701)连接于上弦杆(201)与下弦杆(202)之间。

5.根据权利要求4所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述索夹(6)与撑杆(701)端部相铰接，下弦杆(202)与拉索(4)均穿接于索夹(6)上，且拉索(4)穿接于下弦杆(202)相对两侧。

6.根据权利要求4所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述索夹(6)上设有与撑杆(701)铰接的支座(601)，且撑杆(701)的端部设有与支座(601)铰接的连接件(7011)。

7.根据权利要求1所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述固定件(3)设置于拉索(4)的相对两端。

8.根据权利要求7所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述支撑部(1)的顶部设有与固定件(3)铰接的铰支座(102)，固定件(3)上设有与铰支座(102)相连接的铰接件(302)。

9.根据权利要求7所述的一种复合预应力桁架系统，其特征在于，所述支撑部(1)的顶部设有与固定件(3)滑动连接的滑动支座(101)，固定件(3)上设有与滑动支座(101)相配合的滑块(301)。

10.一种复合预应力桁架系统的安装方法，其特征在于，适用于如权利要求1-9任一项所述的复合预应力桁架系统，包括以下步骤：

步骤1：安装支撑部(1)；

步骤2：在相邻支撑部(1)上吊装形成桁架组(2)，并对安装于桁架组(2)内的索夹(6)进行初拧；

步骤3：通过导向调节索滑轮牵引拉索(4)在索夹(6)上的穿孔，并将拉索(4)的索头进行临时锚固；

步骤4：检查桁架组(2)上的支撑组件(7)、索夹(6)及桁架组(2)两端的固定件(3)与支撑部(1)的连接情况，保证与张拉前一致；

步骤5：张拉桁架组(2)的拉索(4)；

步骤6：张拉完成后用扭力扳手按照计算拧紧力矩对索夹(6)上螺栓的拧紧；

步骤7：安装屋面联系结构(5)。