专利名称：索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点及装置的制作方法
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。
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明
图1是本发明整体三维示意图，图中1为撑杆，2为撑杆底座，3为调节锁紧螺母，4为调节螺杆，5为螺杆底转动关节，6为环索上索夹，7为环索下索夹，8为径向索连接耳板。图2为半球铰9的示意图，图3为沉头螺栓10的示意图，图4为承托半球铰的凹位球窝11的示意图。图5是本张拉节点的张拉系统，图中12为张拉圆环，13为上张拉工装卡具，14为液压千斤顶，15为下工装卡具，16为环索，17为径向索。
具体实施例方式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关节，使撑杆与索夹形成了球铰式转向机构，不仅能够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，克服环索为连续单索时附加扭矩和附加弯矩的问题。
该张拉节点包括撑杆1、撑杆底座2、调节锁紧螺母3、调节螺杆4、螺杆底转动关节 5和环索上索夹6 ；撑杆1与撑杆底座2连接成一体，调节螺杆4的上端旋入撑杆底座2并用调节锁紧螺母3调节螺杆高度；调节螺杆4的下端与半球铰9连接，半球铰9通过内腔的沉头螺栓10与环索上索夹6的凹位球窝11连接在一起；环索下索夹7与环索上索夹6相吻合形成一个完整的索夹，在环索上索夹6的侧面还设有径向索连接耳板8。具体为半球铰9先开设可使调节螺杆4插入的中心孔，其深度为调节螺杆4插入的长度加上所采用的沉头螺栓10的头部高度；半球铰9内使沉头螺栓10穿过的中心孔的直径要大于沉头螺栓 10螺杆的直径，保证调节螺杆4与索夹6之间的偏摆能力。凹位球窝11的底部中心处开有与沉头螺栓10配对的中心孔，半球铰9通过沉头螺栓10与凹位球窝11连接；将调节螺杆 4插入半球铰9的上中心孔后与半球铰的顶面围焊。图2中，进行张拉时，在撑杆1的两侧由上工装卡具13和下工装卡具15构成的扁担梁来构成千斤顶14的反力装置，在撑杆1上连接张拉圆环12，上张拉工装卡具13置于张拉圆环12下方，下张拉工装卡具15置于半球铰9上方，张拉用的液压千斤顶14安装于上张拉工装卡具13和下张拉工装卡具15之间，液压千斤顶14的油缸进行环索张拉，调节螺杆4从撑杆底座中心孔内伸出，并用调节锁紧螺母3固定伸出的调节螺杆4长度，完成张拉。
权利要求
1.一种索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点，其特征在于该张拉节点包括撑杆(1)、 撑杆底座(2)、调节锁紧螺母(3)、调节螺杆(4)、螺杆底转动关节(5)和环索上索夹(6);撑杆(1)与撑杆底座(2)连接成一体，调节螺杆(4)的上端旋入撑杆底座(2)并用调节锁紧螺母(3)调节螺杆高度；调节螺杆(4)的下端与半球铰(9)连接，半球铰(9)通过内腔的沉头螺栓(10)与环索上索夹(6)的凹位球窝(11)连接在一起；环索下索夹(7)与环索上索夹 (6)相吻合形成一个完整的索夹，在环索上索夹(6)的侧面还设有径向索连接耳板(8)。
2.一种采用权利要求1所述的索杆结构单根环索撑杆顶撑张拉节点的张拉装置，其特征在于，在撑杆(1)上连接张拉圆环(12)，上张拉工装卡具(13)置于张拉圆环(12)下方，下张拉工装卡具(15)置于半球铰(9)上方，张拉用的液压千斤顶(14)安装于上张拉工装卡具 (13)和下张拉工装卡具(15)之间，液压千斤顶(14)的油缸进行环索张拉，调节螺杆(4)从撑杆底座中心孔内伸出，并用调节锁紧螺母(3)固定伸出的调节螺杆(4)长度，完成张拉。
全文摘要
一种环索为连续单索的弦支穹顶顶撑法张拉节点，包括撑杆(1)、撑杆底座(2)、调节螺母(3)、调节螺杆(4)、螺杆底关节(5)和索夹(6)；半球形球铰(9)通过沉头螺栓(10)与凹位球窝(11)连接构成螺杆底关节(5)。螺杆底关节(5)使撑杆(1)与索夹(6)形成了球铰式转向机构。这种构造既可使调节螺杆(4)从撑杆底座(2)中伸出一定长度实施撑杆张拉环索，索夹(6)又能够绕撑杆(1)中心轴转动，使撑杆(1)的调节螺杆(4)与索夹(6)之间能够适量偏摆。当弦支穹顶和索穹顶索杆系中环索为连续单索条件下采用环索撑杆张拉法时，本发明的张拉节点解决了在安装和张拉过程中索夹平面与撑杆轴线间夹角变化产生的不利附加扭矩和附加弯矩问题。
文档编号E04B1/58GK102162279SQ20111003757
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月14日 优先权日2011年2月14日
发明者刘家彬, 郭正兴 申请人:东南大学