专利名称：一种上拱幅度可自动调节的跨越结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，涉及一种跨越结构。
背景技术：
跨越结构主要包括桥梁、大跨度建筑物的屋盖、顶棚等。在跨越结构的使用过程中，可能会遇到一些特殊情况，外界环境也可能会不断变化，需要结构根据不同情况和环境自动调整上拱幅度，以保证其正常功能的发挥。如桥梁结构在遇到突发洪水，通航船只高度增加等情况时，在不中断结构正常工作的前提下，需要增加桥面高度或桥下净空高度，增加梁体上拱幅度，以保证通行车辆和人群的安全以及桥梁的通航要求；大跨度民用建筑在遇到暴雨或暴雪时，需要增加屋盖上拱幅度，从而增加屋顶坡度，以加速排水和减少积雪；大跨度工业建筑，如仓库、停机棚等，在 仓库容量需要扩大或有大型飞机需要进入时，需要上调仓库屋盖或停机棚顶棚的上拱幅度，满足库容要求；一些有特殊功能需求的建筑，如博物馆或展览馆，为保证良好的室内采光、保温或散热效果，也需要使屋盖的上拱幅度能够自动调节，从而使屋顶与阳光的交角和有效日照面积可以随太阳高度调节。现有的跨越结构大部分为固定结构，无法根据结构不同的功能需要自动调节其上拱幅度，因而限制了结构功能的发挥。可见，跨越结构可以自动调节上拱幅度对提高其在不同情况下的安全性和适用性十分必要。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种上拱幅度可自动调节的跨越结构。该结构在遇到特殊情况或外界环境变化时，利用自动同步千斤顶装置，调节每一个空间桁架节段的上弦杆系和下弦杆系的纵向长度，使上、下弦杆系沿纵向产生不等量的伸长或缩短，从而使结构整体上拱幅度增大或缩小，保证跨越结构正常功能的发挥，提高结构在不同情况下的安全性和适用性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种跨越结构，包括主体结构和固定支座；其中主体结构的两端由固定支座支撑，所述主体结构由若干个空间桁架节段连接而成。所述空间桁架节段由横向伸缩连杆、水平交叉连杆、竖向连杆和空间交汇节点组成，所述横向伸缩连杆的每一端均与一个空间交汇节点相连接，所述水平交叉连杆的每一端均与一个空间交汇节点相连接，所述竖向连杆的每一端均与一个空间交汇节点相连接。所述横向伸缩连杆、水平交叉连杆和空间交汇节点共同组成空间桁架节段的上弦杆体系或下弦杆体系，所述竖向连杆和空间交汇节点共同组成空间桁架节段的腹杆体系。所述的横向伸缩连杆由自动同步千斤顶装置和横向连杆组成，所述自动同步千斤顶装置的两端分别连接一根横向连杆。所述的水平交叉连杆由两根水平连杆和平面交叉节点组成，所述的两根水平连杆在中部由平面交叉节点相连接。所述的空间交汇节点由水平连杆竖向转动铰、水平连杆水平转动铰、竖向连杆横向转动铰和竖向连杆竖向转动铰组成，一个空间交汇节点与一根横向伸缩连杆、两根水平交叉连杆和两根竖向连杆相连接，横向伸缩连杆与水平连杆竖向转动铰相连接，水平交叉连杆与水平连杆竖向转动铰和水平连杆水平转动铰相连接，竖向连杆与竖向连杆横向转动铰和竖向连杆竖向转动铰相连接。所述固定支座与主体结构的两端连接，约束主体结构两端点的线位移。所述上拱幅度可自动调节的跨越结构工作机制描述如下所述上拱幅度可自动调节的跨越结构在遇到特殊情况或外界环境变化时，自动同步千斤顶装置会根据需要缩短(或伸长)适宜的位移量，使横向伸缩连杆同步缩短(或伸长)，通过空间交汇节点传动，使水平交叉连杆绕平面交叉节点转动，同时沿结构纵向伸长(或缩短)，从而使空间桁架节段沿结构纵向伸长(或缩短)，这样，跨越结构整体的纵向长度也会增加(或减小)；空间桁架节段数量可以根据实际需求确定，通过空间桁架节段纵向长度的增加来实现主体结构上拱幅度的增加；进一步，所述的上拱幅度可自动调节的跨越结构在安装初期将设置一定的预拱度，当跨越结构整体沿纵向伸长(或缩短)时，由于设置了预拱度，结构将受此引导而向上(或向下)变形，实现结构上拱幅度的增大(或减小)。进一步，所述的自动同步千斤顶装置安装在每个横向伸缩连杆中，可自动根据需要启动，同步调节空间桁架节段纵向长度，在结构上拱幅度达到要求后，自动同步千斤顶装置会自动停止，保证结构上拱幅度控制在一定范围内，同时，将装置分散到各个节段中，降低了由于单个装置失效而引起全局失效的风险；进一步，所述的横向伸缩连杆因所处位置的不同，其同步缩短(或伸长)量也不同，位于空间桁架节段上弦杆体系中的横向伸缩连杆比位于下弦杆体系中的横向伸缩连杆的同步缩短(或伸长)量大，故上弦杆体系的纵向变形量比下弦杆体系大，这样就能满足跨越结构变形时上、下弦杆体系的线型要求；进一步，所述的空间交汇节点将水平连杆竖向转动铰、水平连杆水平转动铰、竖向连杆横向转动铰、竖向连杆竖向转动铰集成，满足了水平交叉连杆在水平面和竖直平面的转动，以及竖向连杆的横向转动和在竖直平面的转动；所述的上拱幅度可自动调节的跨越结构采用全钢结构，空间桁架节段在工厂预制，之后在现场拼装成整体结构。本发明的有益效果是I.本发明可以根据实际需要，自动调节结构的上拱幅度，用于桥梁结构，可以满足洪水时桥面上升的需要，保证通行车辆和人群的安全，也可以满足桥下通行不同高度船只时，通航净空高度变化的需要；2.本发明用于大跨度民用建筑，当遇到暴雨或暴雪时，可以适当增加屋盖上拱幅度，增加屋顶坡度，加速排水并减少积雪；3.本发明用于大跨度工业建筑，可以根据生产和使用需要，调节屋盖或顶棚上拱幅度，从而扩大建筑使用容积；4.本发明用于博物馆或展览馆等有特殊功能需求的建筑，可以根据太阳高度自动·调节屋盖上拱幅度，使屋顶与阳光的交角处于适宜的范围内，保证有效日照面积，满足室内采光、保温或散热的要求。
图I为本发明实施例的整体结构的立面图。图2为图I所示实施例中空间桁架节段的结构示意图。图3为图I所示实施例中空间桁架节段的结构平面图。图4为图I所示实施例中空间桁架节段的结构立面图。图5为图2所示实施例中空间交汇节点的结构示意图。
图6为图3所示实施例中平面交叉节点的结构示意图。图中标号I.主体结构，2.固定支座，3.空间桁架节段，4.横向伸缩连杆， 41.自动同步千斤顶装置，42.横向连杆，5.水平交叉连杆，51.水平连杆，52.平面交叉节点，6.竖向连杆，7.空间交汇节点，71.水平连杆竖向转动铰，72.水平连杆水平转动铰， 73.竖向连杆横向转动铰，74.竖向连杆竖向转动铰。
具体实施例方式下列结合附图所示实施例进一步说明本发明。图I所示的实施例为本发明的跨越结构应用于桥梁结构的整体结构立面图。具体地，上拱幅度可自动调节的跨越结构由主体结构I和固定支座2组成，固定支座2与主体结构I的两端连接,约束主体结构两端点的线位移,主体结构I由多个空间桁架节段3连接而成，空间桁架节段3数量可以根据实际需求确定，通过空间桁架节段3纵向长度的增加来实现主体结构I上拱幅度的增加。图2为图I所示实施例中空间桁架节段3的结构示意图。空间桁架节段3由横向伸缩连杆4、水平交叉连杆5、竖向连杆6和空间交汇节点7组成。横向伸缩杆4的每一端均与一个空间交汇节点7相连接，水平交叉连杆5的每一端均与一个空间交汇节点7相连接，竖向连杆6的每一端均与一个空间交汇节点7相连接。图3为图I所示实施例中空间桁架节段3的结构平面图。横向伸缩连杆4由自动同步千斤顶装置41和横向连杆42组成，自动同步千斤顶装置41的两端分别连接一根横向连杆42，自动同步千斤顶装置41可自动根据需要启动，同步调节空间桁架节段纵向长度，同时，将装置分散到各个节段中，降低了由于单个装置失效而引起全局失效的风险。水平交叉连杆5由两根水平连杆51和平面交叉节点52组成，两根水平连杆51在中部由平面交叉节点52相连接。
在遇到特殊情况或外界环境变化时，自动同步千斤顶装置41会根据需要缩短(或伸长)适宜的位移量，使横向伸缩连杆4同步缩短(或伸长)，通过空间交汇节点7传动，使水平交叉连杆5沿结构纵向伸长(或缩短)，从而使空间桁架节段3沿纵向伸长(或缩短)，这样，跨越结构整体的纵向长度也会增加(或减少)，空间桁架节段3纵向伸长时各连杆的运动方向见图2中箭头所示。上拱幅度可自动调节的跨越结构在安装初期将设置一定的预拱度，当跨越结构整体沿纵向伸长(或缩短)时，由于设置了预拱度，结构将受此引导而向上(或向下)变形，实现结构上拱幅度的增大(或减小)。图4为图I所示实施例中空间桁架节段3的结构立面图。横向伸缩连杆4 (图中未示出)、水平交叉连杆5和空间交汇节点7共同组成空间桁架节段的上弦杆体系或下弦杆体系，竖向连杆6和空间交汇节点7共同组成空间桁架节段的腹杆体系。横向伸缩连杆4因所处位置的不同，其同步缩短(或伸长)量也不同。位于空间桁 架节段上弦杆体系中的横向伸缩连杆4比位于下弦杆体系中的横向伸缩连杆4的同步缩短(或伸长)量大，故上弦杆体系的纵向变形量比下弦杆体系大，这样就能满足跨越结构变形时上、下弦杆体系的线型要求。图5为图2所示实施例中空间交汇节点7的结构示意图。空间交汇节点7由水平连杆竖向转动铰71、水平连杆水平转动铰72、竖向连杆横向转动铰73和竖向连杆竖向转动铰74组成。一个空间交汇节点7与一根横向伸缩连杆4、两根水平交叉连杆5和两根竖向连杆6相连接，由横向伸缩连杆4驱动，可以满足水平交叉连杆5在水平面和竖直平面的转动需要，以及竖向连杆5的横向转动和在竖直平面的转动需要。图6为图2所示实施例中水平交叉连杆5的结构示意图。水平交叉连杆5由两根水平连杆51和平面交叉节点52组成，两根水平连杆51在中部由平面交叉节点52相连接。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种跨越结构，其特征在于包括主体结构(I)和固定支座(2)，其中固定支座(2)与主体结构(I)的两端连接，其中所述的主体结构(I)由若干个空间桁架节段(3)连接而成。
2.根据权利要求I所述的跨越结构，其特征在于所述空间桁架节段(3)由横向伸缩连杆(4 )、水平交叉连杆(5 )、竖向连杆(6 )和空间交汇节点(7 )组成，所述横向伸缩连杆(4 )的每一端均与一个空间交汇节点(7)相连接，所述水平交叉连杆(5)的每一端均与一个空间交汇节点(7)相连接，所述竖向连杆(6)的每一端均与一个空间交汇节点(7)相连接。
3.根据权利要求2所述的跨越结构，其特征在于所述横向伸缩连杆(4)、水平交叉连杆(5)和空间交汇节点(7)共同组成空间桁架节段(3)的上弦杆体系或下弦杆体系。
4.根据权利要求2所述的跨越结构，其特征在于所述竖向连杆(6)和空间交汇节点(7)共同组成空间桁架节段的腹杆体系。
5.根据权利要求2所述的跨越结构，其特征在于所述的横向伸缩连杆(4)由自动同步千斤顶装置(41)和横向连杆(42)组成，所述自动同步千斤顶装置的两端分别连接一根横向连杆。
6.根据权利要求2所述的跨越结构，其特征在于所述的水平交叉连杆(5)由两根水平连杆(51)和平面交叉节点(52)组成，所述的两根水平连杆(51)在中部由平面交叉节点(52)相连接。
7.根据权利要求2所述的跨越结构，其特征在于所述的空间交汇节点(7)由水平连杆竖向转动铰(71)、水平连杆水平转动铰(72)、竖向连杆横向转动铰(73)和竖向连杆竖向转动铰(74)组成，一个空间交汇节点(7)与一根横向伸缩连杆(4)、两根水平交叉连杆(5)和两根竖向连杆(6)相连接，横向伸缩连杆(4)与水平连杆竖向转动铰(71)相连接，水平交叉连杆(5 )与水平连杆竖向转动铰(71)和水平连杆水平转动铰(72 )相连接，竖向连杆(6 )与竖向连杆横向转动铰(73)和竖向连杆竖向转动铰(74)相连接。
全文摘要
本发明涉及土木工程技术领域，涉及一种跨越结构。该跨越结构，包括主体结构和固定支座，其中固定支座与主体结构的两端连接，所述的主体结构由若干个空间桁架节段连接而成。当遇到特殊情况时，本发明的跨越结构能利用自动同步千斤顶装置驱动横向伸缩连杆同步缩短(或伸长)，使水平交叉连杆纵向长度增大(或减小)，使空间桁架节段沿结构纵向伸长(或缩短)，从而使跨越结构整体沿结构纵向伸长(或缩短)，实现自动调节跨越结构上拱幅度的效果。本发明能使跨越结构在遇到特殊情况或外界环境变化时，发挥其正常功能，保证结构的安全性和适用性。
文档编号E04B7/08GK102912718SQ201210359688
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者阮欣, 肖雁文, 白午龙 申请人:同济大学