[发明专利]索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点及装置

说明书

技术领域

本发明公开了一种弦支穹顶结构索杆系张拉采用撑杆顶撑法张拉时张拉节点的发明，属弦支穹顶结构预应力张拉施工和建筑设计领域，涉及节点设计和土木工程预应力张拉施工领域。

背景技术

弦支穹顶结构由上部的钢网壳和下部的张拉索杆体系构成，是传统索穹顶与空间钢网壳结构的混合体。弦支穹顶结构预应力体系是由径向索、环向索及撑杆组成的整体张拉索杆体系，其预应力的建立不同于普通预应力钢结构。由于张拉整体索杆体系中的径向索、环向索及撑杆为一有机整体，索力与撑杆内力是密切相关的，相互影响、互为依托。对其中任何一个进行张拉，都可在其它中建立相应的预应力，也就是说能达到同样的预应力效果。因此弦支穹顶拉索张拉方法有：撑杆顶撑法、环向索张拉法和径向索张拉法。

撑杆顶撑法建立预应力效率较高，施工方便，容易控制误差和环索线形，但是撑杆下端索夹节点空间性强，一般受力较复杂，空间定位要求准；因此，在进行索夹节点构造设计时，除需考虑准确定位和受力安全外，还应满足拉索实际施工的要求，包括拉索安装和张拉。

公知的弦支穹顶撑杆顶撑法的张拉节点中撑杆的上端与上部网壳径向铰接，下端的调节螺杆与索夹固结；若环向索是通过撑杆下的索夹耳板分段连接的，则索夹是与环向索和径向索铰接的，撑杆和索夹构成的统一整体在顶压撑杆时可自由偏摆，不会在调节螺杆中产生附加弯矩，也可满足撑杆偏移量和空间姿态的要求。但如果环索是单根连续索，上述公知的撑杆张拉节点存在以下问题：

①   拉索正式张拉前，索夹夹牢索体，索夹和索皮之间不能相对滑动，单根连续环索在安装和张拉过程中的翻转和移动带动索夹使之有绕撑杆中心轴转动的趋势，公知的撑杆张拉节点中的撑杆与索夹固结， 索夹不能绕撑杆中心轴转动，因此将产生附加扭矩，也不利于拉索的准确安装和张拉。

②   当拉索张拉顶压撑杆时，撑杆将产生径向偏摆和较小的切向偏摆，同时环索和径向索也因被动张拉而张紧。由于环索为连续索，若采用公知的撑杆张拉节点，则撑杆在沿径向以及切向偏摆的过程中，将在调节螺杆中产生附加弯矩，当张拉吨位较大时，调节螺杆容易破坏。

发明内容

技术问题：为克服现有弦支穹顶撑杆顶撑法张拉节点对于环索为连续单索时易在调节螺杆中产生附加扭矩和附加弯矩等问题的不足，本发明提供了一种不仅能克服环索为连续单索附加扭矩和附加弯矩的问题，而且体型新颖优美的索杆结构单根

环索撑杆顶撑张拉节点及装置。

技术方案：本发明的索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点包括撑杆、撑杆底座、调节锁紧螺母、调节螺杆、螺杆底转动关节和环索上索夹；撑杆与撑杆底座连接成一体，调节螺杆的上端旋入撑杆底座并用调节锁紧螺母调节螺杆高度；调节螺杆的下端与半球铰连接，半球铰通过内腔的沉头螺栓与环索上索夹的凹位球窝连接在一起；环索下索夹与环索上索夹相吻合形成一个完整的索夹，在环索上索夹的侧面还设有径向索连接耳板。

所述的索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点的张拉装置，在撑杆上连接张拉圆环，上张拉工装卡具置于张拉圆环下方，下张拉工装卡具置于半球铰上方，张拉用的液压千斤顶安装于上张拉工装卡具和下张拉工装卡具之间，液压千斤顶的油缸进行环索张拉，调节螺杆从撑杆底座中心孔内伸出，并用调节锁紧螺母固定伸出的调节螺杆长度，完成张拉。

本发明创新性的设计了撑杆顶撑法张拉节点中的调节螺杆与索夹之间的螺杆底转动关节，包括一个与调节螺杆固结的半球球面铰和索夹顶面用于承托球面铰的球形凹位球窝，使撑杆与索夹形成了球铰式转向机构。半球形的铰接球底面呈半球面，顶面为平面，用于下张拉工装卡具的张拉台阶；铰接球中先开有可使调节螺杆插入的中心孔，向下再开有使沉头螺栓穿过，直径大于沉头螺栓螺杆直径的中心孔。索夹上的凹位球窝直径略大于球铰直径，在球窝中开有与球铰中的沉头螺栓配对的中心孔。球铰与索夹上的凹位球窝通过沉头螺栓连接，撑杆中的调节螺杆插入球铰顶面的中心孔与之围焊固结，这种构造既可使索夹能够绕撑杆中心轴转动，又能使撑杆的调节螺杆与索夹之间能够适量偏摆。进行张拉时，在撑杆的两侧由上下工装卡具构成的扁担梁来构成千斤顶的反力装置，上工装卡具顶在撑杆上面焊好的张拉台阶上，下工装卡具就顶在球铰的顶面。

有益效果：本发明采用的撑杆顶撑法张拉节点的构造方式，在撑杆的调节螺杆与索夹之间设置螺杆底转动关节，包括一个半球球面铰和承托球面铰的半球形凹位球窝，两者通过沉头螺栓连接，使撑杆与索夹形成了球铰式转向机构，不仅解决了弦支穹顶和索穹顶索杆系中环索为连续单索时附加扭矩和附加弯矩的问题，也便于索杆系的准确安装和定位。