一種張弦木拱結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種張弦木拱結構，包括一根膠合木拱，一根預應力拉索，多根撐桿；在膠合木拱的兩端設置有第一連接件，在膠合木拱的下端沿長度方向設置有與撐桿個數相同的第二連接件；在撐桿的上端設置有第三連接件，在撐桿的下端設置有第四連接件；拉索兩端通過鋼填板與膠合木拱兩端連接；撐桿的上端通過一插接在封頭板上支耳和連接板上支耳的螺栓與膠合木拱的下端連接；拉索緊固在撐桿下端的封頭板與壓板之間。與現有技術相比，本發(fā)明能在不加大木拱截面高度的前提下有效提高木拱整體剛度，節(jié)省木材，運輸、施工簡捷方便，且可以大幅有效提高木拱承載力。
【專利說明】一種張弦木拱結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明提供了一種張弦木拱結構及其制造方法，屬于木結構【技術領域】。
【背景技術】
[0002]膠合木是以原木為主要原材料，采用高性能的環(huán)保型膠粘劑，利用現代木材加工技術制成的復合木材。由于具有節(jié)能環(huán)保、結構性能優(yōu)良、尺寸形狀不受原木徑級限制等優(yōu)點，早在上世紀四、五十年代，膠合木結構的發(fā)展已經遍及歐美、日本等國，已經大量用于大跨、空間與橋梁結構。傳統膠合木拱的彎曲破壞形式大都是由受拉邊缺陷引起的受力破壞，木材強度尤其是受壓強度不能得到充分利用。而大跨度木結構中木拱通常因滿足變形要求需要較大的梁截面，造成材料強度不能充分利用而浪費木材。
[0003]張弦結構最初被提出為是一種“用受壓撐桿連接上弦壓彎構件和下弦受拉構件而形成的自平衡體系”。上弦壓彎構件一般采用拱形結構，下弦受拉構件采用高強度拉索，這種組合充分發(fā)揮了拱型結構的受力性能和充分利用了索的抗拉強度，從而改進了整個結構體系的受力性能，張弦結構的整體剛度主要受來自抗彎構件截面和與拉索構成的幾何形體兩個方面影響。
[0004]目前，張弦結構主要應用于鋼結構領域。采用鋼撐桿連接上弦鋼梁和下弦拉索形成的張弦結構，已成功應用在各類大跨空間鋼結構工程中，取得了良好的建筑效果和經濟效益。而對于張弦木拱目前僅停留在研究階段，少有工程應用，工程應用停留在對直梁，并沒有出現木拱，與張弦結構的形式相差較大。同時木拱端部與拉索的連接構造和撐桿與木拱的連接構造如何滿足張弦結構的要求鮮有涉及。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，而提供一種張弦木拱結構及制作方法，能在不加大木拱截面高度的前提下有效提高木拱整體剛度，節(jié)省木材，運輸、施工簡捷方便，且可以大幅有效提高木拱承載力。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
[0007]—種張弦木拱結構，其特征在于:包括一根膠合木拱，一根預應力拉索，多根撐桿；在所述膠合木拱的兩端設置有第一連接件，在所述膠合木拱的下端沿長度方向設置有與所述撐桿個數相同的第二連接件；所述的第一連接件為兩塊通過螺栓緊固的鋼填板，所述的第二連接件為一帶有兩個支耳的連接板，在所述的支耳上設置有銷孔；在所述撐桿的上端設置有第三連接件，在所述撐桿的下端設置有第四連接件，所述的第三連接件包括一封頭板，在該封頭板上也設置有兩個支耳，所述的第四連接件也包括一封頭板，在該封頭板上通過螺栓連接有一壓板；所述的拉索兩端通過所述的鋼填板與所述的膠合木拱兩端連接；所述撐桿的上端通過一插接在封頭板上支耳和連接板上支耳的螺栓與膠合木拱的下端連接；所述拉索緊固在撐桿下端的封頭板與壓板之間。
[0008]本發(fā)明撐桿上端與木拱連接處設有連接件，每根撐桿下端與拉索連接處也設有連接件。撐桿上端與木拱的連接件改進于機械設計中的向心關節(jié)軸承，此種連接方式能承受軸向荷載和較小的平面外荷載，而且撐桿在模型平面內能保證自由轉動，所以此節(jié)點可看作為理想的面內鉸接節(jié)點。撐桿與拉索的連接件是采用兩塊鋼夾板將拉索固定、夾緊，夾板上端與撐桿焊接，并在兩塊鋼板中間開個槽道，并在拉索出口處設置弧形面，防止拉索彎折受力后剪斷。
[0009]具體安裝步驟為:
[0010]I)在木拱兩端開設槽道留待安裝鋼填板，槽道按鋼填板形狀放樣，在鋼填板和木拱端部對應位置鉆螺栓孔，鉆孔后清除孔道木屑；
[0011]2)將各撐桿與木拱連接件的連接板緊貼木拱設計撐桿位置處表面，在連接板周邊鉆孔后清除孔道木屑，采用螺栓連接安裝連接件；
[0012]3)將撐桿上端采用圍焊的方式焊接于撐桿與木拱連接件底部封頭板，同樣撐桿下端采用圍焊的方式和撐桿與索的連接件焊接，圍焊時應盡量中心對齊；
[0013]4)在木拱兩端部通過螺栓連接方式安裝鋼填板，拉索通過索夾與鋼填板相連，螺栓孔位置焊接鋼板加固。
[0014]5)將拉索依次從木拱一端鋼填板依次通過各撐桿與索的連接件最后連接在木拱另一端鋼填板上。
[0015]6)拉索開始一端為張拉端，另一端為固定端。張拉時通過擰緊/放松螺母以調整拉索預應力，達到張拉控制力張拉完成。
[0016]與現有技術相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點是:提供一種張弦木拱制作方法，能在不加大木拱截面高度的前提下有效提高木拱整體剛度，節(jié)省木材，運輸、施工簡捷方便，且可以大幅有效提聞木拱承載力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是張弦木拱的示意圖。
[0018]圖2是撐桿上端與木拱的連接件的示意圖。
[0019]圖3是圖2中封頭板的結構示意圖。
[0020]圖4是撐桿下端與拉索的連接件的示意圖。
[0021]圖5是拉索與木拱連接處鋼填板構造示意圖。
[0022]其中:1、膠合木拱，2、撐桿，3、拉索，4、第一連接件，41、鋼填板，5、第二連接件，51、連接板，52，支耳，6、第三連接件，61、封頭板，62、支耳，7、第四連接件，71、封頭板，72、壓板，
8、螺栓。
【具體實施方式】
[0023]下面參照說明書附圖，對本發(fā)明的具體實施例做出進一步的說明:
[0024]膠合木拱I設計規(guī)格為50*120*5000mm，由工廠加工制作而成。在木拱長度三分之一，三分之二處設置鋼制撐桿2，撐桿2為Φ40Χ3πιπι的圓鋼管，長300mm。拉索3采用堅朗公司成品，直徑為IOmm (I根)，彈性模量E=L 3 X 105N/mm2，極限破斷力為7t。
[0025]具體步驟為:
[0026]I)在木拱兩端開設槽道留待安裝鋼填板41，鋼填板41厚度為5mm，槽道按鋼填板41形狀放樣，寬度為7mm。在鋼填板41和木拱端部對應位置鉆有5個螺栓孔,鉆孔后清除孔道木屑；
[0027]2)撐桿2與木拱I連接件的連接板51尺寸為50X110X5mm，將撐桿2與木拱I連接件的連接板51緊貼木拱長度三分之一處表面，在連接板51周邊均勻鉆6個螺栓孔后清除孔道木屑，采用螺栓連接安裝連接件，同理在木拱長度三分之二處安裝另一個連接件；
[0028]3)將撐桿上端采用圍焊的方式焊接于撐桿與木拱連接件底部封頭板61，同樣撐桿下端采用圍焊的方式和撐桿與索的連接件的封頭板71焊接，圍焊時應盡量中心對齊；
[0029]4)在木拱兩端部通過螺栓連接方式安裝鋼填板41，鋼填板41端部鉆螺栓孔，螺栓孔位置焊接鋼板加固，拉索通過索夾與鋼填板相連；
[0030]5)將拉索依次從木拱一端鋼填板依次通過各撐桿與索的連接件最后連接在木拱另一端鋼填板上。拉索開始一端為張拉端，另一端為固定端；
[0031]6)張拉時通過擰緊/放松螺母以調整拉索預應力，達到張拉控制力張拉完成。
【權利要求】
1.一種張弦木拱結構，其特征在于:包括一根膠合木拱，一根預應力拉索，多根撐桿；在所述膠合木拱的兩端設置有第一連接件，在所述膠合木拱的下端沿長度方向設置有與所述撐桿個數相同的第二連接件；所述的第一連接件為兩塊通過螺栓緊固的鋼填板，所述的第二連接件為一帶有兩個支耳的連接板，在所述的支耳上設置有銷孔；在所述撐桿的上端設置有第三連接件，在所述撐桿的下端設置有第四連接件，所述的第三連接件包括一封頭板，在該封頭板上也設置有兩個支耳，所述的第四連接件也包括一封頭板，在該封頭板上通過螺栓連接有一壓板；所述的拉索兩端通過所述的鋼填板與所述的膠合木拱兩端連接；所述撐桿的上端通過一插接在封頭板上支耳和連接板上支耳的螺栓與膠合木拱的下端連接；所述拉索緊固在撐桿下端的封頭板與壓板之間。
【文檔編號】E04G21/14GK103806368SQ201410089062
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權日:2014年3月12日
【發(fā)明者】張晉, 馬樹偉, 張鳴 申請人:東南大學