一种桁架拱门系统的制作方法

本实用新型涉及一种桁架拱门系统。

背景技术：

某项目北入口为造型拱安装，拱门结构为拱桁架结构，安装最高标高为19.181m，总重达260t。该拱门结构主要由主拱和上部悬挑结构组成。传统拱门一般设计为平面结构，其安装方法为地面拼接、整体吊装。但是由于本项目建筑造型需要，本拱门设计成空间桁架结构，跨度大，总重量大，若采用传统吊装方法进行施工，将会出现拼装场地和起重机械无法满足要求的难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种桁架拱门系统，要解决传统的桁架拱门系统整体吊装需要预留较大的拼装场地以及整体吊装对起重机械要求较高的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种桁架拱门系统，包括有桁架支撑、拱桁架结构以及连接在桁架支撑与拱桁架结构之间的支座；所述桁架支撑有两组，两组桁架支撑沿纵向平行间隔布置，其中每组桁架支撑沿横向平行间隔布置，并且桁架支撑的高度从中间向两边逐渐降低；每组桁架支撑的顶部中心连线为一条弧线；所述支座有两组、分别对应连接在两组桁架支撑的顶部；

所述拱桁架结构包括有主拱和连接在主拱顶部的曲面桁架；所述主拱为桁架结构，并且主拱的两端与预埋在基础中的埋件连接；所述主拱的底面中轴线为弧线，且主拱的底面中轴线的弧度与桁架支撑顶部中心连线的弧度相适应；主拱的顶面中轴线为弧线，且主拱顶面中轴线的两端分别与主拱底面中轴线的两端对应相交；所述曲面桁架沿主拱顶部中轴线方向通长设置，并且曲面桁架的顶面为凹曲面；所述桁架拱门系统还包括有悬挑桁架；所述悬挑桁架垂直悬挑于曲面桁架的前侧，并且悬挑桁架的顶面与曲面桁架的顶面平齐。

优选的，所述桁架支撑包括有沿两个桁架支撑单元；所述桁架支撑单元为桁架结构，在每个桁架支撑单元的底部设有底座；并且两个桁架支撑单元底部的底座焊接连接。

优选的，所述支座连接在两个桁架支撑单元的顶部；所述支座包括有矩形边框、连接框和托架；所述矩形边框有两个，分别对应安装在两个桁架支撑单元的顶部；所述连接框连接在两个矩形边框的顶部之间，包括有两根纵框边以及连接在两根纵框边之间的横框边；所述托架包括有托架立杆、托架水平杆和托架斜撑杆；其中，托架立杆有四根、呈矩形状布置在连接框的顶部；托架水平杆有四根，分别对应连接在相邻托架立杆之间；托架斜撑杆有四根分别对应倾斜连接在托架立杆与之间连接框之间。

优选的，所述主拱包括有主拱上弦杆和主拱下弦杆；所述主拱上弦杆有两组、沿纵向平行间隔布置；其中，每组主拱上弦杆呈弧形设置；所述主拱下弦杆有两组、对应设置在两组主拱上弦杆的下方；其中，每组主拱下弦杆呈弧形设置，并且每组主拱下弦杆的两端分别与对应的主拱上弦杆的两端相连接；在两组主拱上弦杆之间连接有上弦杆连接杆；在两组主拱下弦杆之间连接有下弦杆连接杆；在对应的主拱上弦杆与主拱下弦杆之间连接有主拱腹杆；所述桁架支撑对应设置在主拱下弦杆的下方，且桁架支撑的两个桁架支撑单元分别位于主拱下弦杆的两侧；所述托架的四根托架立杆分布在主拱下弦杆的两侧，托架的托架水平杆对应托接在主拱下弦杆的底部。

优选的，所述曲面桁架包括有竖向支架和支架连接杆；所述竖向支架有一组、沿横向平行间隔布置，一组桁架支撑的高度从中间向两边逐渐升高；所述竖向支架包括有支架立杆和支架腹杆；所述支架立杆有两根、对应连接在两根主拱上弦杆的顶部；所述支架腹杆连接在两根支架立杆之间；所述支架连接杆连接在相邻竖向支架之间。

优选的，所述悬挑桁架包括有悬挑桁架单元和底部支撑；所述悬挑桁架单元有一组，沿着曲面桁架的顶部侧边连续布置；所述底部支撑有一组、分别对应支撑在悬挑桁架单元的底部与曲面桁架的前侧面之间。

优选的，所述埋件有四个，分别埋设在主拱的两根主拱上弦杆的两端；其中，每个埋件由钢管制成、并且沿着主拱上弦杆的轴线方向倾斜设置；所述埋件的下端埋设在基础中、且埋入基础部分的长度为2.0m～2.5m；埋件的上端超出基础顶面、且超出部分的长度不小于1.5m。

优选的，曲面桁架的竖向支架与对应的主拱上弦杆之间焊接连接；悬挑桁架单元与曲面桁架的顶部侧边之间焊接连接，相邻悬挑桁架单元之间主拱的侧边段焊接连接。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。

1、本实用新型的桁架拱门系统中主拱的底面为弧形曲面，主拱的顶面也为弧形曲面，这种结构形式的设计有效的提高了主拱的受力性能。

2、本实用新型的施工方法中，将主拱分成左右两侧的侧边段和中间段分别进行拼装和吊装，解决了传统的桁架拱门系统整体吊装需要预留较大的拼装场地以及整体吊装对起重机械要求较高的技术问题；另外，主拱采取该组装形式进行拼装前可以先采用MaidasGen有限元对支撑架模拟计算，对支撑架体及各个受力杆件在安装前进行电子模拟，提前预演其安装过程，分析杆件受力特点，以确保让主拱和各个连接杆件之间力流传递更加清晰透彻。

3、本实用新型的施工方法中，主拱的侧边段和中间段在与之相匹配的胎架上进行拼装，提高了各个杆件拼装的精准度，从而提高主拱构件的受力能力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型中的桁架拱门系统的正面结构示意图。

图2是本实用新型中主拱上弦杆和主拱下弦杆的结构示意图。

图3是本实用新型中主拱、曲面桁架以及悬挑桁架三者的结构示意图。

图4是本实用新型中桁架支撑与支座的正面结构示意图。

图5是本实用新型中桁架支撑与支座的侧面结构示意图。

图6是本实用新型中支座的立体结构示意图。

图7是本实用新型中支座的正面结构示意图。

图8是本实用新型中桁架支撑单元与底座连接结构的俯视图。

图9是实施例中，本实用新型的施工方法中步骤二的桁架支撑单元施工完后的结构示意图。

图10是实施例中，本实用新型的施工方法中步骤三中主拱的侧边段施工完毕的结构示意图。

图11是实施例中，本实用新型的施工方法中步骤三中主拱的中间段施工完毕的结构示意图。

附图标记：1-桁架支撑、1.1-桁架支撑单元、1.2-底座、2-主拱、2.1-主拱上弦杆、2.2-主拱下弦杆、2.3-上弦杆连接杆、2.4-下弦杆连接杆、2.5-主拱腹杆、3-支座、3.1-矩形边框、3.2-连接框、3.2.1-纵框边、3.2.2-横框边、3.3-托架、3.3.1-托架立杆、3.3.2-托架水平杆、3.3.3-托架斜撑杆、4-曲面桁架、4.1-竖向支架、4.1.1-支架立杆、4.1.2-支架腹杆、4.2-支架连接杆、5-悬挑桁架、5.1-悬挑桁架单元、5.2-底部支撑、6-埋件、7-基础。

具体实施方式

如图1-8所示，这种桁架拱门系统，包括有桁架支撑1、拱桁架结构以及连接在桁架支撑1与拱桁架结构之间的支座3；所述桁架支撑1有两组，两组桁架支撑1沿纵向平行间隔布置，其中每组桁架支撑1沿横向平行间隔布置，并且桁架支撑1的高度从中间向两边逐渐降低；每组桁架支撑1的顶部中心连线为一条弧线；所述支座3有两组、分别对应连接在两组桁架支撑1的顶部；所述拱桁架结构包括有主拱2和连接在主拱2顶部的曲面桁架4；所述主拱2为桁架结构，并且主拱2的两端与预埋在基础7中的埋件6连接；所述主拱2的底面中轴线为弧线，且主拱2的底面中轴线的弧度与桁架支撑1顶部中心连线的弧度相适应；主拱2的顶面中轴线为弧线，且主拱2顶面中轴线的两端分别与主拱2底面中轴线的两端对应相交；所述曲面桁架4沿主拱2顶部中轴线方向通长设置，并且曲面桁架4的顶面为凹曲面；所述桁架拱门系统还包括有悬挑桁架5；所述悬挑桁架5垂直悬挑于曲面桁架4的前侧，并且悬挑桁架5的顶面与曲面桁架4的顶面平齐。

本实施例中，所述桁架支撑1包括有沿两个桁架支撑单元1.1；所述桁架支撑单元1.1为桁架结构，在每个桁架支撑单元1.1的底部设有底座1.2；并且两个桁架支撑单元1.1底部的底座1.2焊接连接。

本实施例中，所述底座1.2由两根交叉的钢杆件焊接连接形成；所述桁架支撑单元1.1与底座1.2之间焊接连接。

本实施例中，所述支座3连接在两个桁架支撑单元1.1的顶部；所述支座3包括有矩形边框3.1、连接框3.2和托架3.3；所述矩形边框3.1有两个，分别对应安装在两个桁架支撑单元1.1的顶部；所述连接框3.2连接在两个矩形边框3.1的顶部之间，包括有两根纵框边3.2.1以及连接在两根纵框边3.2.1之间的横框边3.2.2；所述托架3.3包括有托架立杆3.3.1、托架水平杆3.3.2和托架斜撑杆3.3.3；其中，托架立杆3.3.1有四根、呈矩形状布置在连接框3.2的顶部；托架水平杆3.3.2有四根，分别对应连接在相邻托架立杆3.3.1之间；托架斜撑杆3.3.3有四根分别对应倾斜连接在托架立杆3.3.1与之间连接框3.2之间。

本实施例中，所述主拱2包括有主拱上弦杆2.1和主拱下弦杆2.2；所述主拱上弦杆2.1有两组、沿纵向平行间隔布置；其中，每组主拱上弦杆2.1呈弧形设置；所述主拱下弦杆2.2有两组、对应设置在两组主拱上弦杆2.1的下方；其中，每组主拱下弦杆2.2呈弧形设置，并且每组主拱下弦杆2.2的两端分别与对应的主拱上弦杆2.1的两端相连接；在两组主拱上弦杆2.1之间连接有上弦杆连接杆2.3；在两组主拱下弦杆2.2之间连接有下弦杆连接杆2.4；在对应的主拱上弦杆2.1与主拱下弦杆2.2之间连接有主拱腹杆2.5；

所述桁架支撑1对应设置在主拱下弦杆2.2的下方，且桁架支撑1的两个桁架支撑单元1.1分别位于主拱下弦杆2.2的两侧；所述托架3.3的四根托架立杆3.3.1分布在主拱下弦杆2.2的两侧，托架3.3的托架水平杆3.3.2对应托接在主拱下弦杆2.2的底部。

本实施例中，所述每组主拱上弦杆2.1构成的弧形线的弧度大于每组主拱下弦杆2.2构成的弧形线的弧度。

本实施例中，所述曲面桁架4包括有竖向支架4.1和支架连接杆4.2；所述竖向支架4.1有一组、沿横向平行间隔布置，一组桁架支撑1的高度从中间向两边逐渐升高；所述竖向支架4.1包括有支架立杆4.1.1和支架腹杆4.1.2；所述支架立杆4.1.1有两根、对应连接在两根主拱上弦杆2.1的顶部；所述支架腹杆4.1.2连接在两根支架立杆4.1.1之间；所述支架连接杆4.2连接在相邻竖向支架4.1之间。

本实施例中，支架连接杆4.2水平或者倾斜连接在相邻竖向支架4.1之间，支架腹杆4.1.2水平或者倾斜连接在两根支架立杆4.1.1之间。

本实施例中，所述悬挑桁架5包括有悬挑桁架单元5.1和底部支撑5.2；所述悬挑桁架单元5.1有一组，沿着曲面桁架4的顶部侧边连续布置；所述底部支撑5.2有一组、分别对应支撑在悬挑桁架单元5.1的底部与曲面桁架4的前侧面之间。

本实施例中，所述悬挑桁架单元5.1包括有矩形框和沿矩形框的两条对角线设置的斜杆；其中，每根斜杆与矩形框之间焊接连接。

根据本实用新型的桁架拱门系统中杆件的结构形式及受力特点，本实用新型的桁架拱门系统安装思路如下：首先进行埋件6的预埋，然后再采用“散件运输+胎架搭设+地面拼装+吊装”的方式进行安装，这种桁架拱门系统的具体施工方法，包括步骤如下。

步骤一，安装埋件6：在对应设计主拱2两端位置处分别预埋埋件6。

步骤二，搭设桁架支撑1：在对应设计主拱2底部位置处搭设桁架支撑1，两组桁架支撑1分别沿着两根主拱下弦杆2.2间隔布置，并在桁架支撑1顶部连接支座3。

步骤三，主拱2的拼装和吊装：将主拱2分成左右两侧的侧边段和中间段分别进行拼装和吊装 ，吊装时，先吊装左右两侧的侧边段，之后吊装中间段；此处分段的依据是吊装设备的起重能力；实际工程中以25t汽车吊进行吊装，分段后构件重量不能超过汽车吊的起重限制。

步骤四，曲面桁架4的拼装及吊装；在地面上对曲面桁架4进行拼装，然后将拼装完成的曲面桁架4吊装至主拱2的顶部。

步骤五，悬挑桁架5的拼装及安装：在地面上对悬挑桁架单元进行拼装，再将一组悬挑桁架单元沿着曲面桁架4的顶部侧边连接在曲面桁架4的前侧，然后在悬挑桁架5的底部与曲面桁架4的前侧面之间连接底部支撑5.2；至此桁架拱门系统施工结束。

本实施例中，步骤一中所述埋件6有四个，分别埋设在主拱2的两根主拱上弦杆2.1的两端；其中，每个埋件6由钢管制成、并且沿着主拱上弦杆2.1的轴线方向倾斜设置；所述埋件6的下端埋设在基础7中、且埋入基础7部分的长度为2.0m～2.5m；埋件6的上端超出基础7顶面、且超出部分的长度不小于1.5m。

本实施例中，步骤三中，主拱2的侧边段的拼装方法具体如下。

步骤1，侧边段的胎架的搭设。

步骤2，侧边段中各杆件的测量定位。

步骤3，将侧边段的两组主拱下弦杆2.2分别安装在胎架对应的位置上。

步骤4，在侧边段的两组主拱下弦杆2.2之间连接下弦杆连接杆2.4。

步骤5，安装侧边段的主拱腹杆2.5。

步骤6，在侧边段的主拱腹杆2.5的顶部、对应两组侧边段的主拱下弦杆2.2的位置出分别安装两组侧边段的主拱上弦杆2.1。

步骤7，在侧边段的两组主拱上弦杆2.1之间连接侧边段的上弦杆连接杆2.3；至此主拱2的侧边段拼装完毕。

步骤三中，主拱2的侧边段吊装方法具体如下。

步骤a，吊车站位。

步骤b，吊装机械及吊具的检查。

步骤c，对主拱2的侧边段进行试吊。

步骤d，主拱2的侧边段的就位：将主拱2的侧边段提升超过设计安装位置300mm~500mm，将主拱2的侧边段缓慢降至安装位置进行对位，然后将主拱2的侧边段的主拱下弦杆2.2对应卡在托架立杆3.3.1之间。

步骤e，主拱2的侧边段的连接固定。

步骤f，拆除吊具。

步骤g，吊车转场，至此施工结束。

步骤三中，主拱2的中间段按照主拱2的侧边段的拼装方法进行拼接。

步骤三中，主拱2的中间段按照主拱2的侧边段的拼装方法进行拼接。

本实施例中，步骤1所述胎架是根据待加工侧边段和中间段的尺寸订制。

本实施例中，步骤四中，曲面桁架4的竖向支架4.1与对应的主拱上弦杆2.1之间焊接连接；步骤五中，悬挑桁架单元与曲面桁架4的顶部侧边之间焊接连接，相邻悬挑桁架单元之间主拱2的侧边段焊接连接。

本实施例中，步骤三中，主拱2的中间段和侧边段采用25t的汽车吊进行拼装以及卸车转运，采用50t和100t的汽车吊进行吊装施工。

本实施例中，步骤三中，主拱2的侧边段和中间段吊装万次后，两侧采用揽风绳进行加固，确保侧边段和中间段的稳定。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围，所有由本实用新型简单变化而来的应用均落在本实用新型的保护范围内。