大跨度充气式预应力张弦桁架及其施工方法技术

大跨度充气式预应力张弦桁架及其施工方法，本发明专利技术涉及大跨度充气式预应力张弦桁架及其施工方法。本发明专利技术是要解决现有张弦桁架结构中需考虑撑杆稳定性能且现场施工效率低、纯充气式结构承载力低的问题。大跨度充气式预应力张弦桁架由桁架、主拉索、低内压充气气囊和垫板组成；施工方法：根据建筑及结构设计，工厂制造桁架杆件、主拉索、垫板，裁剪气囊；其次，施工现场完成桁架拼装，完成桁架和垫板、低内压充气气囊、主拉索三部分相互之间的连接；对低内压气囊充气至设计内压，完成预应力的建立；最后，吊装就位，安装固定。本发明专利技术用于大跨度空间结构及临时性桥梁、临时性建筑等。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，本专利技术涉及。本专利技术是要解决现有张弦桁架结构中需考虑撑杆稳定性能且现场施工效率低、纯充气式结构承载力低的问题。大跨度充气式预应力张弦桁架由桁架、主拉索、低内压充气气囊和垫板组成；施工方法：根据建筑及结构设计，工厂制造桁架杆件、主拉索、垫板，裁剪气囊；其次，施工现场完成桁架拼装，完成桁架和垫板、低内压充气气囊、主拉索三部分相互之间的连接；对低内压气囊充气至设计内压，完成预应力的建立；最后，吊装就位，安装固定。本专利技术用于大跨度空间结构及临时性桥梁、临时性建筑等。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
在现有大跨度空间结构中，张弦结构和膜结构理论研究和施工技术均有所发展。 张弦结构自重小，承载力高，但在跨度比较大时，考虑到适宜矢跨比和索的垂跨比的要求， 坚向的刚性受压撑杆往往为细长杆，失稳问题至关重要。膜结构主要包括充气式膜结构、张 拉索膜结构、骨架悬挂式膜结构。充气式膜结构中由于膜易褶皱，承载力偏低。索膜结构中， 结构自重非常小，要考虑膜结构的风致响应等问题。 在预应力张弦桁架的施工中，需要穿心千斤顶等张拉设备，需要搭建张拉操作平 台；在单向张弦桁架及双向张弦桁架的施工中，有时还需要搭建滑移轨道，张拉时预应力拉 索往往需要多级张拉、多个预应力索同时张拉，这无疑都增加施工难度。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有张弦桁架结构中需考虑撑杆稳定性能且现场施工效率低、纯 充气式结构承载力低的问题，而提供。 本专利技术大跨度充气式预应力张弦桁架由桁架、主拉索、纺锤形低内压充气气囊、垫 板和多个环索组成；所述桁架包括上弦杆、下弦杆和腹杆，上弦杆、下弦杆与腹杆分别通过 焊接相贯连接；所述上弦杆和下弦杆的左端通过焊接固定在左焊接球节点表面上，所述上 弦杆和下弦杆的右端通过焊接固定在右焊接球节点表面上，所述左焊接球节点和右焊接球 节点中间分别开有贯通孔；所述垫板通过焊接固定在桁架下弦平面内，在垫板下端设置有 纺锤形低内压充气气囊，所述纺锤形低内压充气气囊的下表面设置有多个横向索套，在所 述纺锤形低内压充气气囊的外表面的坚直方向设置有由多个坚向索套组成的索套组，在所 述纺锤形低内压充气气囊的外表面的坚直方向平行设置多个索套组；所述多个横向索套和 多个索套组通过黏合连接在低内压充气气囊外表面，所述主拉索穿过多个横向索套与纺锤 形低内压充气气囊相连接，所述主拉索的左端通过锚具固定在左焊接球节点内，所述主拉 索的右端通过锚具固定在右焊接球节点内；所述多个环索分别穿过索套组与纺锤形低内压 充气气囊相连接，多个环索的上端通过锚具和螺栓固定在下弦杆的外侧表面；所述主拉索 与多个环索通过双向交叉索节点连接。 上述大跨度充气式预应力张弦桁架的施工方法是按以下步骤进行的： -、先将上弦杆和下弦杆按所需几何尺寸成形，然后将上弦杆、下弦杆与腹杆分别 通过焊接相贯连接，得到桁架； 二、将垫板通过焊接固定在步骤一得到的桁架下弦平面内，垫板下平面与下弦杆 底面齐平；垫板与下弦杆接触处光滑处理并用膜片覆盖； 三、工厂裁剪纺锤形低内压充气气囊，两端设置充气与测压装置； 四、主拉索穿过多个横向索套与步骤三得到的纺锤形低内压充气气囊相连接，将 主拉索的左端穿过步骤一得到的桁架的左焊接球节点的贯通孔并用锚栓固定，主拉索的右 端穿过桁架的右焊接球节点的贯通孔并用锚栓固定，多个环索分别穿过索套组与纺锤形低 内压充气气囊相连接，多个环索的上端通过锚具和螺栓固定在下弦杆的外侧表面；通过双 向交叉索节点将主拉索和多个环索相连，得到大跨度充气式预应力张弦桁架； 五、将大跨度充气式预应力张弦桁架的两端放置在支架上，通过纺锤形低内压充 气气囊两端的充气与测压装置给纺锤形低内压充气气囊充气至设计气压，建立结构初始预 应力； 六、吊装就位，支座连接，完成大跨度充气式预应力张弦桁架的装配。 本专利技术大跨度充气式预应力张弦桁架由桁架、主拉索、圆柱形低内压充气气囊和 垫板组成；所述桁架包括上弦杆、下弦杆和腹杆，上弦杆、下弦杆与腹杆分别通过焊接相贯 连接；所述上弦杆和下弦杆的左端通过焊接固定在左焊接球节点表面上，所述上弦杆和下 弦杆的右端通过焊接固定在右焊接球节点表面上；所述垫板通过焊接固定在桁架下弦平面 内，在垫板下端设置有圆柱形低内压充气气囊，所述圆柱形低内压充气气囊的外表面设置 有多个索套，所述多个索套通过黏合连接在圆柱形低内压充气气囊外表面，所述主拉索穿 过多个索套呈空间螺旋状与圆柱形低内压充气气囊相连接，所述主拉索的端部通过锚具和 螺栓固定在桁架的下弦平面的外侧面，所述主拉索的交叉处通过双向交叉索节点连接。 上述大跨度充气式预应力张弦桁架的施工方法是按以下步骤进行的： 一、先将上弦杆和下弦杆按所需几何尺寸成形，然后将上弦杆、下弦杆与腹杆分别 通过焊接相贯连接，得到桁架； 二、将垫板通过焊接固定在步骤一得到的桁架下弦平面内，垫板下平面与下弦杆 底面齐平；垫板与下弦杆接触处光滑处理并用膜片覆盖； 三、工厂裁剪圆柱形低内压充气气囊，两端设置充气与测压装置； 四、主拉索穿过多个索套与步骤三得到的圆柱形低内压充气气囊相连接，主拉索 的端部通过锚具和螺栓固定在桁架的下弦平面的外侧面，主拉索的交叉处通过双向交叉索 节点连接，得到大跨度充气式预应力张弦桁架； 五、将大跨度充气式预应力张弦桁架的两端放置在支架上，通过圆柱形低内压充 气气囊两端的充气与测压装置给圆柱形低内压充气气囊充气至设计气压，建立结构初始预 应力； 六、吊装就位，支座连接，完成大跨度充气式预应力张弦桁架的装配。 本专利技术的有益效果： 1、本专利技术与张弦桁架结构相比，采用低内压充气气囊代替刚性受压撑杆，有效避 免了压杆稳定问题，并减轻结构自重；有一定刚度的低内压充气气囊为桁架整体提供连续 的弹性支承，提高了桁架整体的稳定性能；对气囊的充气过程即是对结构施加初始预应力 的过程，无需张拉设备，施工方便快捷。 2、本专利技术与单纯的充气梁相比，本专利技术的桁架和主拉索在低内压充气气囊的上下 侧形成力偶抵抗截面弯矩，不存在气囊压皱现象；且属于刚性体系的桁架使得充气膜结构 不直接与外界接触，消除了单纯充气膜结构遇风敏感的问题，同时提高了对外荷载的抵抗 能力。 3、本专利技术为自支撑、自平衡体系，桁架产生的水平推力主要由主拉索承担，边界约 束主要以坚向反力为主。故其边界约束要求低，支座受力明确，易设计和制作。 4、本专利技术在储存运输时，各部分构件所占体积小；现场拼装设备和步骤简单，速度 快，不仅适合大跨度空间结构，也适合临时性性桥梁或临时建筑。 【专利附图】【附图说明】 图1为【具体实施方式】一所述大跨度充气式预应力张弦桁架的正视图；图2为具体 实施方式一所述大跨度充气式预应力张弦桁架的立体结构图；图3为【具体实施方式】六所述 大跨度充气式预应力张弦桁架的正视图；图4为【具体实施方式】六所述大跨度充气式预应力 张弦桁架的立体结构图。 【具体实施方式】 【具体实施方式】 一：如图1和2所示，本实施方式大跨度充气式预应力张弦桁架由桁 架1、主拉索2、纺锤形低内压充气气囊3、垫板4和多个环索5组成；所述桁架1包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
大跨度充气式预应力张弦桁架，其特征在于大跨度充气式预应力张弦桁架由桁架(1)、主拉索(2)、纺锤形低内压充气气囊(3)、垫板(4)和多个环索(5)组成；所述桁架(1)包括上弦杆(6)、下弦杆(7)和腹杆(8)，上弦杆(6)、下弦杆(7)与腹杆(8)分别通过焊接相贯连接；所述上弦杆(6)和下弦杆(7)的左端通过焊接固定在左焊接球节点(9)表面上，所述上弦杆(6)和下弦杆(7)的右端通过焊接固定在右焊接球节点(10)表面上，所述左焊接球节点(9)和右焊接球节点(10)中间分别开有贯通孔；所述垫板(4)通过焊接固定在桁架(1)下弦平面内，在垫板(4)下端设置有纺锤形低内压充气气囊(3)，所述纺锤形低内压充气气囊(3)的下表面设置有多个横向索套，在所述纺锤形低内压充气气囊(3)的外表面的竖直方向设置有由多个竖向索套组成的索套组，在所述纺锤形低内压充气气囊(3)的外表面的竖直方向平行设置多个索套组；所述多个横向索套和多个索套组通过黏合连接在低内压充气气囊(3)外表面，所述主拉索(2)穿过多个横向索套与纺锤形低内压充气气囊(3)相连接，所述主拉索(2)的左端通过锚具固定在左焊接球节点(9)内，所述主拉索(2)的右端通过锚具固定在右焊接球节点(10)内；所述多个环索(5)分别穿过索套组与纺锤形低内压充气气囊(3)相连接，多个环索(5)的上端通过锚具和螺栓固定在下弦杆(7)的外侧表面；所述主拉索(2)与多个环索(5)通过双向交叉索节点连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹正罡，范峰，胡春生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23