1.本实用新型属于张弦梁技术领域，更具体地说，涉及一种钢-碳纤维预应力张弦梁结构。
背景技术：
2.预应力张弦梁结构是一种由上弦梁、下弦索以及撑杆组成的结构，其受力特点为通过张拉下弦拉索，使撑杆产生向上的力，从而在上弦梁上产生与荷载方向相反的作用，来抵消荷载产生的应力。张弦梁结构可充分发挥上弦拱形受力优势及拉索的高强抗拉性，使压弯构件和抗拉构件取长补短，提升结构效率。
3.现有技术中的预应力张弦梁结构在实际应用中主要存在三个问题。其一是钢绞线下弦索常规使用的预应力钢绞线强度达不到要求；其二是下弦索经常承受较大压力导致其容易出现折损现象；其三是下弦索的耐腐蚀性较差，导致后期维护成本较高。
4.近年来随着生产技术的提升，不仅提高了其性能，生产成本也大幅降低，为碳纤维材料在新建结构中的应用创造了可能。
技术实现要素：
5.1、要解决的问题
6.针对现有技术中存在的的问题，本实用新型提供一种钢-碳纤维预应力张弦梁结构，利用碳纤维材料强度高、自重轻、耐腐蚀的特点，使用碳纤维索代替钢绞线，形成张弦梁结构，使结构整体结构重量大幅下降的同时，同时提高装置的耐腐蚀性，并能够避免出现折损现象。
7.2、技术方案
8.为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
9.钢-碳纤维预应力张弦梁结构，包括上弦钢梁、中间撑杆和下弦拉索，所述下弦拉索为碳纤维索，所述中间撑杆的一端与上弦钢梁相连接，所述中间撑杆的另一端通过鞍与下弦拉索相连接。
10.其优选的技术方案为：
11.如上所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，所述下弦拉索的横截面为圆形或矩形。
12.如上所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，所述鞍的形状与所述下弦拉索的形状相适配。
13.如上所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，所述鞍为弧形鞍。
14.如上所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述鞍与所述中间撑杆之间形成一个t型结构，所述鞍的内侧设置有供下弦拉索穿过的穿孔，所述鞍与所述下弦拉索上的穿孔之间间隙配合。
15.如上所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，所述下弦拉索上施加有一定的预应力。
16.3、有益效果
17.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
18.(1)本实用新型通过使用碳纤维索代替钢绞线，形成张弦梁结构，可使结构整体结构重量大幅下降，提供相同承载力的条件，重量可减轻约20％-50％；
19.(2)本实用新型中鞍的设置，使得当碳纤维索受到垂直轴向方向的压力时，鞍能够沿着碳纤维沿碳纤维索自身长度方向平滑移动，而不会出现碳纤维索的折损现象；
20.(3)本实用新型通过使用碳纤维索代替钢绞线，形成张弦梁结构，纤维索具有较强的耐腐蚀性能，降低后期维护成本。
附图说明
21.图1为本实用新型中的直梁型张弦梁结构示意图；
22.图2为实用新型中的拱型张弦梁结构示意图；
23.图3为实用新型中的钢-碳纤维预应力张弦梁结具体结构示意图之一；
24.图4为实用新型中的钢-碳纤维预应力张弦梁结具体结构示意图之二；
25.图中：100、上弦钢梁；200、中间撑杆；300、碳纤维索；400、鞍。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
27.实施例1
28.如图1～4所示，本实施例提供一种钢-碳纤维预应力张弦梁结构，包括上弦钢梁100、中间撑杆200和下弦拉索，所述下弦拉索为碳纤维索300，所述中间撑杆200的一端与上弦钢梁100相连接，所述下弦拉索的另一端通过鞍400与碳纤维索300相连接，所述下弦拉索上施加有一定的预应力，增强加固效果。
29.现有技术中的下弦拉索一般为钢绞线，本实施例中使用碳纤维索300代替钢绞线，形成张弦梁结构，其结构形式可为图1中的直梁型张弦梁，也可为图2中的拱形张弦梁。其中碳纤维索300截面可以为圆形，也可采用板索，即所述碳纤维索300的横截面既可以为圆形也可以为矩形，不同的碳纤维索300需匹配不同的张拉锚固装置以及中间撑杆200。
30.通过使用碳纤维索300代替钢绞线，可使结构整体结构重量大幅下降，提供相同承载力的条件，重量可减轻约20％-50％。
31.不仅如此，通过使用碳纤维索300代替钢绞线，形成张弦梁结构，纤维索具有较强的耐腐蚀性能，降低后期维护成本。
32.进一步的，由于下弦索经常承受较大压力导致其容易出现折损现象，本实施例在现有技术的基础上，在中间撑杆200与碳纤维索300的连接处增加了尺寸与中间撑杆200和碳纤维索300适配的鞍400。中间撑杆200与碳纤维索300连接处的鞍400可保证碳纤维索300在轴向受较大压力情况下，弧度平滑，不会出现折损现象。
33.为了保证使得当碳纤维索300受到垂直轴向方向的压力时，鞍400能够沿着碳纤维沿碳纤维索300自身长度方向平滑移动，而不会出现碳纤维索300的折损现象，更进一步的，本实施例在所述鞍400与所述中间撑杆200之间形成一个t型结构，所述鞍400的内侧设置有供碳纤维索300穿过的穿孔，所述鞍400与所述碳纤维索300上的穿孔之间间隙配合。
34.鞍400与所述碳纤维索300之间间隙配合的方式，使得当碳纤维索300受到垂直轴
向方向的压力时，能够给鞍400一个平行于鞍400能够沿碳纤维索300自身长度方向的分力，使得鞍400能够沿碳纤维索300自身长度方向平滑移动。为了保证鞍400在碳纤维索300自身长度方向平滑移动的连贯性和稳定性，进一步的方案中，所述鞍400的形状与所述碳纤维索300的形状相适配。
35.值得说明的是，本实施例中不仅仅可以使用碳纤维索300代替钢绞线，还可以使用以玻璃纤维筋或玄武岩纤维筋为主要成分的预应力拉索代替钢绞线。与本实施例中的使用碳纤维索300代替钢绞线相比，三者均能够使结构整体结构重量大幅下降，但以玻璃纤维筋或玄武岩纤维筋为主要成分的预应力拉索强度相对较低。在不脱离本实施例设计思想的前提下，无论是使用碳纤维索300代替钢绞线，还可以使用以玻璃纤维筋或玄武岩纤维筋为主要成分的预应力拉索代替钢绞线，均应在本实用新型所要求保护的范围之内。
36.本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
技术特征：
1.钢-碳纤维预应力张弦梁结构，包括上弦钢梁、中间撑杆和下弦拉索，其特征在于：所述下弦拉索为碳纤维索，所述中间撑杆的一端与上弦钢梁相连接，所述中间撑杆的另一端通过鞍与下弦拉索相连接。2.根据权利要求1所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述下弦拉索的横截面为圆形或矩形。3.根据权利要求1所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述鞍的形状与所述下弦拉索的形状相适配。4.根据权利要求3所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述鞍为弧形鞍。5.根据权利要求3所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述鞍与所述中间撑杆之间形成一个t型结构，所述鞍的内侧设置有供下弦拉索穿过的穿孔，所述鞍与所述下弦拉索上的穿孔之间间隙配合。6.根据权利要求1所述的钢-碳纤维预应力张弦梁结构，其特征在于：所述下弦拉索上施加有一定的预应力。
技术总结
本实用新型公开了一种钢-碳纤维预应力张弦梁结构，属于张弦梁技术领域。包括上弦钢梁、中间撑杆和下弦拉索，所述下弦拉索为碳纤维索，所述中间撑杆的一端与上弦钢梁相连接，所述中间撑杆的另一端通过鞍与下弦拉索相连接。本实用新型可使结构整体结构重量大幅下降，并使得当碳纤维索受到垂直轴向方向的压力时，鞍能够沿着碳纤维沿碳纤维索自身长度方向平滑移动，而不会出现碳纤维索的折损现象，同时还具有较强的耐腐蚀性能，能降低后期维护成本，具有结构简单、设计合理、易于制造的优点。易于制造的优点。易于制造的优点。
技术研发人员：韩松 谭成 马正兴
受保护的技术使用者：上海悍马建筑科技有限公司
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/6/17