一种悬索桁架结构系统的制作方法

1.本发明属于悬索技术领域，特别涉及一种悬索桁架结构系统。


背景技术：

2.近些年悬索(预拉钢绞线)在大跨度结构广泛应用，例如悬索桥、柔性光伏支架等，但悬索结构横向柔性及其风敏感性使得悬索的横向刚度弱。悬索纵向的强度虽然大，但每根悬索的受拉能力与悬索材质的强度和截面有关，悬索跨度越大其横向刚度越弱。
3.现有技术通常采用悬索的结构体系多数为悬索直接承受结构受力，由于悬索的柔性较大，悬索结构通常采用单独悬索受力计算分析。但由于每根悬索跨度大，在风荷载作用下易摆动。此外，单根悬索是具有一定预拉力的钢绞线，其横向刚性较弱，受拉能力随跨度、悬索材质的强度和悬索的粗细有关。悬索钢材的强度越高，截面越大，悬索的受拉能力越强，但悬索的跨度越大其抗拉能力反而降低，跨度越大悬索的侧向刚度越低，因此单根悬索的拉力有限，侧向稳定性差。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种悬索桁架结构系统，采用多根悬索组成稳固的空间受力体系，增强了悬索侧向刚度，提高悬索的承载能力。
5.为了实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种悬索桁架结构系统，包括若干个平行设置的悬索、卡扣、刚性连接件和拉紧索系，
7.所述卡扣，用于连接悬索和刚性连接件；
8.所述刚性连接件，通过卡扣与悬索连接，用于固定悬索之间的相对距离；
9.所述拉紧索系，设于相邻的两个悬索之间，用于固定悬索之间的相对距离。
10.优选地，所述卡扣包括板件和挑板，板件下端面设有与所述刚性连接件适配的卡槽，刚性连接件通过卡设于卡槽内与板件固定连接；板件上端面的两端均设有挑板，挑板上设有与所述悬索适配的凹槽，悬索通过凹槽与挑板连接。
11.优选地，所述卡扣还包括u型件，所述挑板上位于所述凹槽的两侧设有通孔，u型件插设于通孔内与卡扣固定连接。
12.优选地，所述悬索上设有固定环，所述拉紧索系两端分别固设于固定环或所述卡扣上，拉紧索系通过固定环或卡扣与悬索连接。
13.优选地，所述卡扣上设有加紧肋板，加紧肋板上设有定位孔，所述拉紧索系通过穿设于定位孔内与卡扣连接。
14.优选地，所述刚性连接件呈多边形结构。
15.优选地，若干个平行设置的悬索呈所述刚性连接件的结构排列。
16.优选地，所述拉紧索系呈v型设于相邻的两个悬索之间。
17.优选地，所述刚性连接件与所述卡扣通过螺栓固定连接。
18.优选地，所述卡扣为铸铁或铝合金材质，卡扣的长度为1000-2000mm。
19.本发明具有以下有益效果：采用刚性连接件与拉紧索系将多根悬索连接形成稳定的空间体系，提高了柔性悬索的刚度，组合悬索的抗拉能力也提高了很多；通过卡扣将柔性悬索和刚性连接件连接在一起，有效降低了柔性悬索的震动，实现了减震效果。
20.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了本发明的悬索桁架结构系统示意图；
23.图2示出了根据本发明的悬索桁架局部结构示意图；
24.图中：1、悬索；2、卡扣；3、刚性连接件；4、拉紧索系；5、板件；6、挑板；7、卡槽；8、u型件；9、定位孔；10、固定环；11、加紧肋板。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.一种悬索桁架结构系统，示例性地，如图1所示，包括4根平行设置的悬索1、卡扣2、若干个呈长方形(可以为任意多边形，示例性选用长方形)的刚性连接件3和拉紧索系4，4根悬索1呈刚性连接件3的结构排列；卡扣2，设于相邻的两个悬索1之间，示例性地，卡扣2为铸铁或铝合金材质，长度为1500mm,卡扣2的长度决定了与其相连的两个悬索1之间的距离；若干个刚性连接件3通过卡扣2与悬索1连接，以相同的距离平行设于悬索1之间，用于固定悬索1之间的相对距离；拉紧索系4，呈v型设于相邻的两个悬索1之间，用于固定悬索1之间的相对距离。
27.在柔性悬索1的跨中部位增设垂直刚性连接件3与拉紧索系4形成空间结构体系。悬索1与刚性连接件3通过卡扣2连接，并通过拉紧索系4与悬索1端拉紧，使得柔性悬索1与刚性连接件3和拉紧悬索1共同组成悬索桁架体系。悬索桁架体系与传统的钢结构桁架结构受力特性相似，区别在于悬索桁架的上部悬索1承受拉力，而传统的钢桁架一般是上弦杆为受压杆件。通过受力分析上层的悬索1承受的拉力较大，一般为截面较大的悬索1。刚性连接件3是协调悬索1受力的重要结构杆件，通常承受压力和扭力，所以其刚度较大。另外刚性连接件3的间距的大小决定了整个悬索桁架侧向刚度的大小，垂直刚性连接件3间距越小则整个悬索桁架侧向刚度越大。
28.进一步地，如图2所示，卡扣2包括板件5、u型件8和挑板6，板件5下端面设有与所述
刚性连接件3适配的卡槽7，刚性连接件3上下两边分别卡设在卡槽7内，通过卡槽7与板件5固定连接，从而将对应的上下两个卡扣2固定连接，刚性连接件3与卡扣2还通过螺栓加固连接，实现对悬索1相对距离的固定；板件5上端面的两端均设有挑板6，挑板6以板件5为中线对称设置，挑板6两侧均延伸至超出板件5的边缘，挑板6上沿垂直板件5的方向设有与所述悬索1适配的半圆形凹槽，悬索1通过卡设在凹槽内与挑板6连接；挑板6上位于所述凹槽的两侧对称设有与u型件8适配的通孔，u型件8插设于通孔内通过螺栓拧紧与卡扣2加固连接，位于板件5两侧的挑板6上各设有一个u型件8，从而通过u型件8和半圆形凹槽实现对悬索1全方位的固定；卡扣2两侧均设有紧肋板11，紧肋板11沿凹槽方向设置，一边与卡扣2的板件5固定连接，与板件5连接的相邻一边与卡扣2的挑板6固定连接，加紧肋板11上设有定位孔9，拉紧索系4通过穿设于定位孔9内与卡扣2连接，相邻两个卡扣2之间的悬索1上还设有多个固定环10，拉紧索系4两端分别固设于固定环10或所述卡扣2上，通过固定环10或卡扣2与悬索1连接。
29.悬索1、刚性连接件3及拉紧索系4通过卡扣2形成一个可靠稳定的整体，而且通过卡扣2将柔性悬索1和刚性连接件3连接在一起，有效降低了柔性悬索1的震动，实现了减震效果。本发明的卡扣2可采用铸铁或铝合金材质，加工铸造工艺简单，且卡扣2的板件5上可根据使用需求设置一个或一个以上的挑板6以及与挑板6配套使用的u型件8、加紧肋板11等，当板件5上设置多个挑板6时，挑板6上的凹槽方向可以根据使用需求任意设置(示例性地，凹槽之间呈平行关系或垂直关系)。尤其当本发明的悬索桁架结构系统应用于柔性光伏支架时(柔性光伏支架通过在两个支撑间张拉预应力悬索1，光伏板通过卡扣2固定于悬索1上，现有卡扣2零件只能满足悬索1与光伏板的连接。由于悬索1跨度较大，在风荷载作用下会摆动。目前为了限制悬索1的摆动会减低悬索1的跨度或在中间部位设置拉索限制其摆动。但有些场地没有中间设立支柱或拉索的条件，也就限制的柔性支架的使用)，通过采用本发明技术方案的卡扣2与拉紧索系4在悬索1中部下方形成空间稳定体系，提高了柔性悬索1的刚度。
30.拉紧索系4采用高强度钢绞线在卡扣2设置处通过定位环固定于悬索1上，在没有卡扣2处(即相邻卡扣2之间)设置固定环10，通过固定环10与悬索1卡接。通过拉紧索系4预拉应力保证悬索1下的刚性连接件3两侧的拉力均衡稳定，既为悬索1下刚性连接件3提供稳定连接，又提高了悬索1刚度，平调整悬索1横向力，衡悬索1的压力和拉力；还能够减少刚性连接件3的数量，减轻悬索桁架结构系统的重量。
31.本发明的悬索桁架结构系统还能实现模块化安装，形成多层弦杆的桁架体系。示例性地，以上述实施例的结构为一个模块，通过卡扣2和刚性连接件3在竖直或水平方向根据使用需求增设多个模块，开拓悬索1的空间结构性能，适用性更加广泛。应用场景涉及：大跨度悬索1桥，大跨度架设电缆、管道，大跨度敷设光伏组件等。具体地，本发明应用于大跨度悬索1桥可提高悬索1桥的稳定和跨度，改善悬索1桥使用的舒适型；本发明应用于柔性光伏支架的减振连接，提高了柔性悬索1于水平减振平衡连接的可靠性能，减低了悬索1对光伏组件的拉扯力，增加了柔性光伏支架悬索1的刚度，改进柔性支架的风敏感效应，提高柔性支架抗风能力，增强组件的耐久性能，提高发电效率。
32.综上所述，采用刚性连接件3与拉紧索系4将多根悬索1连接形成稳定的空间体系，提高了柔性悬索1的刚度，组合悬索1的抗拉能力也提高了很多；通过卡扣2将柔性悬索1和
刚性连接件3连接在一起，有效降低了柔性悬索1的震动，实现了减震效果；实现模块化安装，形成多层弦杆的桁架体系，适用性更加广泛。
33.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。