[发明专利]具有下吊卦式预应力高强度钢铰线的钢管砼桁架式拱

说明书

技术领域

本发明涉及建筑桁架式拱结构的改进技术。 

背景技术

现有的双铰拱，当两湍都是固定铰支座，采用桁架式拱并应用钢管砼材料时，由于是轴向受压，钢管砼优异的抗压性能和造价低，取得良好的经济效益.但是当一端为固定铰支座，另一端为水平可动铰支座并不设置水平拉杆(房屋建筑常是这样)时，无法阻止其强大的水平推力而产生位移，难以实现两湍都是固定铰支座拱的轴向受压的特点，从而无法发挥钢管砼(抗压好，抗垃差)的优点.主要缺点是：(一)受力欠佳；(二)用钢量大，造价高；(三)承载能力有限。 

发明内容

本发明提供一种具有下吊卦预应力高强度钢铰线的桁架式拱，本发明解决了现有的某些建筑桁架式拱(可水平位移双铰拱)存在的受力欠佳，用钢量大，造价高，承载能力有限的问题。 

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：由钢管砼桁架式拱1、下吊卦支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼桁架式拱1呈二端低中间高弧形设置，预应力高强度钢铰线3呈二端低中间高折线型设置，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼平面桁架1下方，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼平面桁架1 两端支座连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下吊卦支撑2与钢管砼平面桁架1连接。 

采用分数批施加荷载，数次施加预应力的多阶段多次预应力设计。 

受力计算方式是：对于短杆受拉杆件：非预应力受拉构件在荷载作用下应力达σ_s时，其承载力已达到极限，事先使受拉构件承受压力，则在外荷作用下，要首先抵消预应力后才开始受拉，这样利用受拉构件材料的承载能力，是从-σ_s到+σ_s，从而使该受拉构件的承载能力提高了一倍； 

使拉杆在一部分荷载作用下而受拉，应力达(+σ_s)，这时穿入高强度预应力筋并施加预应力，把拉杆中的拉应力抵消，甚至使它受压为(-σ_s)，则拉杆又恢复了承受外荷的能力；在第二部分荷载作用下，又使它由压应力一σ_s增加到拉应力+σ_s；这样，使该杆反复利用了承载力的三培(+σ_s→一σ_s→+σ_s)； 

桁架式拱施加预应力实际上是用高强度钢绞线来把拉杆中已有的内力接替过来。 

本发明目的及优点： 

(1)通过索的轴向拉伸耒抵抗外荷载作用，可以最充分地利用钢材的强度。当采用高强度材料时，效益就更佳。索布置成二端低中间高折线型，与上部桁架式拱结构型状相似，可以取得大空间，美观，同时使桁架式拱受力均匀，合理，为节省钢材创造条件。 

(2)钢管砼具有良好的抗压性能，节省钢材，因此经济实用，但是它的抗拉性能差，存在局限性.本发明采用多阶次预应力方法，使桁架式拱的所有杆件均处於可控制状态，使它们的压力或拉力控 制在合理的范围，避免了钢管砼受拉差的局限性。 

(3)桁架式拱既是承受荷载结构，外围护结构(例如：屋盖，墙面)，又是预应力钢铰线的支座。 

附图说明

图1是本发明结构示意图；图中符号说明：钢管砼平面桁架式拱1、下吊卦支撑2、预应力高强度钢铰线3。 

图2是受拉杆件承载力的对比计算图； 

图3是本发明施加荷载→预应力→荷载三个阶段的计算图。 

具体实施方式

如图1所示，具有下吊卦式折线型预应力高强度钢铰线的桁架式拱，由钢管砼桁架式拱1、下吊卦支撑2和预应力高强度钢铰线3构成；所述钢管砼桁架式拱1呈二端低中问高弧形设置，预应力高强度钢铰线3呈折线型设置，预应力高强度钢铰线3设置于钢管砼桁架式拱1下方，预应力高强度钢铰线3为两端低中间高折线形结构，预应力高强度钢铰线3两端与钢管砼桁架式拱1两端支座连接，预应力高强度钢铰线3的中段通过若干竖向设置的下吊卦支撑2与钢管砼桁架式拱1连接。 

本发明多阶次预应力的基本原理：